Altavoz de rango completo

Un transductor de altavoz de rango completo se define como aquel que reproduce la mayor parte posible del rango de frecuencias audibles, dentro de las limitaciones impuestas por las restricciones físicas de un diseño específico. El rango de frecuencias de estos transductores se maximiza mediante el uso de un cono difusor y otros medios. La mayoría de los sistemas de un solo transductor, como los de las radios o los pequeños altavoces de ordenador , no pueden reproducir todas las frecuencias audibles ni todo el rango de audio audible (es decir, el sonido dentro del rango de audición humana).

Por lo general, una unidad de altavoz de rango completo consta de un único elemento de accionamiento, o bobina móvil , que se utiliza para mover y controlar un diafragma . A menudo, la estructura del cono incluye optimizaciones para mejorar el rendimiento en altas frecuencias. Por ejemplo, se puede montar un pequeño cono de bocina o difusor de baja masa en la unión entre la bobina móvil y el diafragma, aumentando así la salida en altas frecuencias. La forma y los materiales utilizados en el cono y el difusor están altamente optimizados. Los fabricantes se esfuerzan por optimizar los materiales, el diseño y la construcción de cada componente para lograr un rendimiento óptimo y una fidelidad de audio excepcional. Tecnologías avanzadas como los imanes de neodimio, los sistemas de refrigeración de la bobina móvil y las guías de onda mejoran aún más las capacidades de los altavoces, asegurando una reproducción de sonido precisa y minimizando la distorsión. ^{[ 1 ]}

Otro diseño utiliza una cúpula radiante en lugar de la tapa antipolvo habitual; esta es acústicamente activa. En la mayoría de los altavoces, dichas tapas antipolvo se construyen para ser relativamente inertes acústicamente. A veces, la tapa antipolvo tiene forma de pequeño cono, lo que supuestamente mejora la dispersión en frecuencias altas. Otros diseños, en cambio, simplemente modifican los materiales del diafragma y la cúpula/reflector en lugar de acoplar el diafragma de forma flexible para lograr un funcionamiento de rango completo.

En algunos diseños, el diafragma principal puede acoplarse a la bobina móvil mediante una unión flexible, de modo que las vibraciones de alta frecuencia no se transmitan a ella, sino que muevan el cono difusor. La técnica de utilizar un diafragma acoplado de forma flexible (o modificado) para las bajas frecuencias y un difusor auxiliar o una cúpula modificada para la respuesta de alta frecuencia de un altavoz es una implementación mecánica de un filtro divisor de frecuencias de audio .

Dado que los requisitos de un altavoz de rango completo incluyen una buena respuesta tanto en bajas como en altas frecuencias (lo cual resulta contradictorio en términos de construcción física), un altavoz de rango completo suele limitarse a cubrir el espectro de audio por encima de los 100  Hz, dejando las frecuencias más bajas para ser manejadas o reforzadas por un subwoofer independiente o por un diseño de caja especial para dicho refuerzo. Estos requisitos suelen implicar que el altavoz de rango completo debe tener una buena sensibilidad (para las frecuencias bajas) con una bobina móvil ligera (para las frecuencias altas). Estos altavoces suelen utilizar un imán más grande o potente de lo habitual, lo que mejora la sensibilidad y, por lo tanto, reduce la potencia requerida en las bajas frecuencias, además de permitir una bobina móvil más ligera. Asimismo, muchos tienen excursiones máximas limitadas, lo que requiere cajas especiales que no necesiten grandes excursiones en las bajas frecuencias para una salida de graves razonable.

Existen raras excepciones que utilizan múltiples elementos para accionar un diafragma común, pero estas no deben confundirse con los altavoces coaxiales , que utilizan elementos separados y alineados concéntricamente para lograr el rango de reproducción deseado y que, estrictamente hablando, no se clasifican como transductores de rango completo.

Los transductores de rango completo se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde televisores y altavoces de ordenador hasta sistemas de alta fidelidad. El rendimiento del transductor se ve afectado sustancialmente por su caja acústica, que varía desde sencillas cajas de plástico beige, en el extremo inferior de la gama, hasta grandes cajas con bocina que ofrecen un rendimiento de audio espectacular.

La empresa alemana Manger fabrica un altavoz de rango completo poco convencional: un transductor de diafragma plano con flexión diferencial, de aproximadamente ocho pulgadas de diámetro. Manger afirma que su rendimiento, tanto en nivel máximo como en respuesta de baja frecuencia extendida, es superior al de los altavoces de rango completo tradicionales.

Otro diseño inusual de transductor de rango completo es el transductor Walsh, popularizado en los sistemas de altavoces de alta fidelidad Ohm, donde reproducía casi todo el rango de frecuencias audibles. Las primeras unidades Walsh eran grandes y caras. Estos transductores utilizaban un cono único con papel en la base para reproducir las bajas frecuencias, aluminio en la zona central y titanio en la zona del cuello para producir las altas frecuencias. Unas ranuras en la zona de papel del cono, recubiertas con amortiguación de silicona, junto con almohadillas internas de espuma, proporcionaban mecanismos para ajustar la respuesta de frecuencia y lograr una respuesta lo más plana posible. Los altavoces que utilizan el transductor Walsh todavía se fabrican, aunque han incorporado un tweeter, por lo que ya no se consideran transductores de rango completo.

Una variante del transductor Walsh de la empresa German Physiks, con sede en Maintal, cerca de Frankfurt, está disponible en dos versiones. Una utiliza un cono de lámina de titanio de 0,025 mm de espesor y la otra, mejorada, utiliza fibra de carbono de 0,15 mm de espesor . Estas se emplean en su gama de altavoces audiófilos. ^{[ 2 ]}

Los altavoces electrostáticos de gran tamaño pueden considerarse altavoces de rango completo, en el sentido de que son capaces de reproducir la mayor parte de la banda de frecuencias de audio.

Los transductores de rango completo se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde altavoces multimedia económicos hasta sistemas más sofisticados y costosos. Estos últimos suelen emplear grandes cajas acústicas con línea de transmisión o bocina para aumentar la salida de bajas frecuencias. Existe un grupo activo de aficionados a la construcción de altavoces en internet, especializado en transductores de rango completo y sus respectivas cajas.

En los sistemas de sonido comerciales se utiliza un gran número de transductores de rango completo, que pueden emplear varios  transductores de 200 mm (8") montados en techos suspendidos o pequeñas cajas acústicas. Estos transmiten música ambiental y anuncios a empleados y visitantes en tiendas y espacios públicos. Si bien estos transductores se clasifican como de rango completo, sería más preciso denominarlos de amplio rango, ya que su capacidad de salida rara vez abarca los extremos del rango de frecuencias. Varios fabricantes construyen  transductores de rango completo de pequeño diámetro (normalmente 115 mm (4,5")) en cajas miniatura, y muchos de ellos incluyen transformadores de línea de 25 o 70 voltios, para su uso en sistemas de sonido comerciales con cables de altavoz largos. Algunos sistemas de altavoces de rango completo están diseñados con transductores de rango limitado y deben utilizarse con ecualizadores para aplanar y extender su respuesta de frecuencia, mientras que otros logran una respuesta aceptable sin asistencia electrónica. Existen sistemas de altavoces de rango completo que utilizan transductores individuales de hasta 15". ^{[ 4 ]}

Los críticos de los altavoces de rango completo señalan su incapacidad para reproducir todo el rango de frecuencias de audio con amplitudes similares, lo que conlleva una reproducción inexacta de la señal de audio que se les envía. Reproducir múltiples frecuencias con el mismo diafragma puede aumentar la distorsión de intermodulación , un efecto no lineal que se produce cuando una superficie intenta reproducir ambas frecuencias simultáneamente. La gravedad audible de una distorsión de intermodulación moderada no está bien establecida. El resultado es cierto grado de " mezcla de frecuencias ", aunque a un nivel relativamente bajo. Un altavoz de rango completo puede tener una salida reducida en ambos extremos de su rango de frecuencia, o una respuesta de frecuencia más limitada, lo que resulta en un sonido más comprometido. Los defensores de los altavoces de rango completo afirman que ofrecen una coherencia de fase superior, mientras que algunos críticos los describen como altavoces de rango medio que trabajan al límite o incluso más allá de sus capacidades. Algunos altavoces de rango completo se han desarrollado utilizando altavoces de 12" y 15", por ejemplo Audio Nirvana, y han superado las limitaciones de graves de los altavoces más pequeños mediante el uso de cajas bass reflex. Además, dado que la mayoría de los adultos no pueden oír por encima de los 15  kHz, la falta de frecuencias altas generalmente no es un problema con los modernos transductores de rango completo bien diseñados.

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