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LA ADAPTACIÓN DE IMPEDANCIAS

La conexión de dispositivos
Como es de común conocimiento, cualquier dispositivo eléctrico que entregue un voltaje en su salida puede representarse como un generador ideal, sin pérdidas, puesto en serie con una impedancia Zi (impedancia o resistencia interna del dispositivo). También sabemos que la entrada de un amplificador u otro dispositivo eléctrico presenta un determinado valor de impedancia Ze.

En la figura superior podemos observar que el resultado de conectar a la salida de un dispositivo A la entrada de otro dispositivo B, es equivalente a haber creado un divisor de tensión. Pues bien, siguiendo con el argumento anterior, puede demostrarse matemáticamente que la máxima transferencia de energía en dicho divisor de tensión se obtiene cuando la impedancia de salida del generador Zi y la de entrada Ze son conjugadas. En este caso, los valores resistivos de las impedancias son iguales y, las reactancias respectivas, aunque de igual valor absoluto, son opuestas en su relación de fase anulándose entre sí. En estas condiciones, Zi y Ze tienden a convertirse en Ri y Re respectivamente. Esta es una condición ideal que, en las situaciones reales, dificilmente se cumple a rajatabla. En la práctica, simplemente, admitimos la igualdad de impedancias entre dos dispositivos cuando las partes resistivas sean iguales. En estas circunstancias, obtenemos la máxima transferencia de energía entre el dispositivo A y el dispositivo B, la cual, siempre es la mitad de la energía total puesta en juego por el generador.


Máxima energía o máximo voltaje en la entrada del dispositivo B
Hasta el momento hemos hablado de transferir la máxima energía de un dispositivo a otro, pero, en muchas ocasiones, es mucho más interesante conseguir la máxima tensión disponible en la entrada del dispositivo B. Si, en el primer caso necesitábamos igualar las impedancias, ahora, deberemos realizar un arreglo de manera que Zi tienda a cero y Ze a infinito. Podemos demostrar que, en estas condiciones, obtenemos el máximo nivel de la señal en la entrada del dispositivo B.
De esta manera llegamos al concepto del amplificador ideal, el cual, es aquel que presenta una impedancia o resistencia interna cero (Zi -> 0) y una impedancia o resistencia de entrada Ze infinita, tal como, por ejemplo, presentan los amplificadores operacionales, sean discretos o integrados.


La respuesta de frecuencia
Si los elementos de un circuito fueran únicamente resistivos el problema que vamos a exponer no existiría realmente. Lo cierto es que, además de la resistencia tenemos la reactancia, capacitiva o inductiva. Por ejemplo, los pickups y transductores en general fabricados con titanato de bario presentan una alta impedancia de salida. Además, el elemento preponderante de su impedancia es la reactancia capacitiva. De hecho, podemos representar un pickup con el símbolo de un condensador, tal como hacemos en la imagen siguiente:

También, podemos observar en la misma figura que la unión de dos dispositivos de este tipo (generador y receptor) conforman el citado divisor de tensión pero, en este caso, el voltaje de salida del generador, es dependiente de la frecuencia al existir en el circuito un elemento reactivo.


Comportamiento cuando Ze = Xc en las frecuencias medias
En este caso, la señal generada se reparte equitativamente entre el elemento preponderante de la impedancia, es decir, en nuestro caso, la reactancia capacitiva del pickup y la impedancia de entrada del amplificador. Veamos, ahora, el comportamiento en los extremos de la banda de audio.

  • Altas frecuencias
    En altas frecuencias la magnitud de la reactancia Xc es muy pequeña, mucho más que la impedancia Ze. Por lo tanto, un elevado porcentaje de la señal generada aparece en la entrada del amplificador procedente del pickup. (El nivel de la señal es más alto que en la gama media).

  • Bajas frecuencias
    En bajas frecuencias ocurre todo lo contrario: la reactancia de Xc es elevada respecto a la impedancia Ze. Por lo tanto, únicamente un pequeño porcentaje de la señal generada se obtiene en la entrada del amplificador. (El nivel de la señal es más bajo que en la gama media). La consecuencia de todo eso es que la curva de respuesta general del conjunto pickup + amplificador presenta el siguiente aspecto:

Comportamiento cuando Ze >> Xc

  • Altas y bajas frecuencias
    Si la entrada del amplificador presenta una impedancia de entrada muy elevada, la magnitud de la reactancia en la gama de audio será siempre pequeña en comparación con aquella y la respuesta tenderá a ser más uniforme, tal como vemos en la gráfica siguiente.

Por lo tanto, aunque es perfectamente posible utilizar con los pickups piezoeléctricos, preamplificadores de impedancia de entrada de valor medio dejando el control de la curva de respuesta al sistema de ecualización, siempre es mucho mejor trabajar con amplificadores de alta impedancia. Con ello obtenemos máxima señal además de una respuesta más equilibrada, tal como acabamos de ver.

Impedancias y su adaptación. TAV Pickups. Barcelona. Girona.
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