Cuando empezamos a trastear con amplificadores de audio, ya sean de válvulas, transistores o clase D baratos, tarde o temprano llega el momento de querer medir algo más que “suena fuerte”. Nos interesa saber si el ampli recorta, cómo se comporta con distintas frecuencias, qué distorsión genera o si está metiendo ruido raro por culpa de la fuente, del cableado o de la radiofrecuencia del entorno.
Para todo eso, un osciloscopio combinado con un generador de señal (físico o por software) se convierte en la herramienta perfecta de tu mini-laboratorio casero. El problema es que muchas veces no tenemos una guía clara, el vocabulario suena a chino y acabamos mirando formas de onda sin saber muy bien qué estamos viendo. Aquí vamos a ordenar todas esas ideas, mezclando teoría práctica, trucos de taller y soluciones accesibles, incluyendo software gratuito.
Conceptos básicos antes de medir un amplificador con osciloscopio
Antes de enchufar el osciloscopio al primer conector que encontremos, conviene tener claros algunos conceptos eléctricos básicos que van a salir constantemente: impedancia, distorsión, respuesta en frecuencia, armónicos, saturación, etc. No hace falta ser ingeniero, pero sí saber qué estamos intentando medir.
En cualquier prueba de amplificador de audio con osciloscopio distinguimos siempre una parte de señales de baja frecuencia (audio) y, en algunos montajes, una parte de radiofrecuencia (RF). Esto último es clave, por ejemplo, cuando utilizamos un amplificador de RF en torno a 1 MHz, añadimos un bloqueador de continua (DC blocker) y terminamos en una carga de 50 Ω. Saber qué es cada elemento evita errores caros.
La cadena típica en RF quedaría así: amplificador de RF → bloqueador de DC → terminador de RF (normalmente una carga de 50 Ω). A partir de ahí surge la duda: ¿puedo pinchar el osciloscopio en esa línea y ver la señal tal cual, o necesito un atenuador que “proteja” el equipo de medida y adapte niveles?
En audio puro, por otro lado, la discusión cambia. Ahí nos centramos más en cosas como impedancia de entrada, impedancia de salida, distorsión armónica total (THD), saturación con señales senoidales, ruido de fondo, zumbido (hum), oscilaciones y todo lo que pueda afectar a la calidad percibida del sonido, aunque al final “mande el oído”.
La idea de fondo es montar una especie de mini-laboratorio casero con instrumentos físicos y software gratuito: osciloscopio (real o por software), generador de funciones o tarjetas de sonido, programas para analizar espectros y armónicos, etc. Con muy poco dinero se puede sacar un montón de información útil del amplificador.
Pruebas básicas en amplificadores de audio: qué merece la pena medir
Si quieres ir más allá de “me suena bien”, las primeras pruebas que merece la pena plantearse sobre un amplificador, especialmente si es de válvulas o de alta fidelidad, son bastante estándar. Son las mismas que se realizan en laboratorios de audio profesional, pero adaptadas a algo que cualquiera pueda montar en casa con tiempo y paciencia.
Un buen listado inicial de pruebas (no exhaustivo, pero muy completo) incluye la impedancia de entrada, la impedancia de salida, la impedancia entre etapas, la distorsión armónica con y sin realimentación, la saturación ante una onda senoidal, las mediciones en continua y los análisis de ruido y respuesta en frecuencia.
En detalle, para un amplificador de válvulas o de estado sólido, las pruebas interesantes suelen ser:
- Impedancia de entrada: ver qué carga presenta el amplificador a la fuente (previo, DAC, etc.).
- Impedancia de salida: crucial para saber cómo interactúa con el altavoz y entender el factor de amortiguamiento.
- Impedancia entre etapas: especialmente útil en amplis de válvulas con varias etapas de ganancia y seguidores de cátodo.
- Distorsión armónica total (THD): con realimentación (feedback) y sin ella para ver cuánto corrige el lazo.
- Saturación con senoidal: hasta dónde podemos subir la entrada antes de que aparezca recorte (clipping) y cómo se deforma la onda.
A eso se añade el análisis de ruido, zumbido (hum), radiofrecuencia y posibles oscilaciones. Muchas veces creemos que el ampli está bien y en realidad está oscilando en ultrasonidos o metiendo RF que no se oye, pero que puede calentar componentes o interferir con otros equipos cercanos.
También resultan muy reveladores los análisis de respuesta en frecuencia y espectros: ver la curva de EQ, la linealidad, el comportamiento en frecuencias bajas (por el transformador de salida, si lo hay) y en altas (limitaciones de la etapa de ganancia, capacitancias parásitas, etc.). Para quien trabaja con válvulas, las curvas características de las válvulas y el uso de trazadores también pueden entrar en el paquete.
La gracia de todo esto es que se puede abordar con software gratuito más un osciloscopio, o incluso con un osciloscopio por software que utilice la tarjeta de sonido del ordenador, siempre que tengamos un poco de cuidado con los niveles y las protecciones.
Uso del osciloscopio en pruebas de RF: bloqueador de DC, terminador y atenuador
Cuando el amplificador no es solo de audio, sino un amplificador de RF (por ejemplo, en 1 MHz), el montaje típico incluye componentes que no son tan habituales en audio puro: bloqueadores de continua y terminadores RF. Una configuración frecuente puede ser:
Amplificador de RF → bloqueador de DC → terminador de RF de 50 Ω
El bloqueador de DC (DC blocker) se usa para eliminar la componente en continua de la señal, protegiendo así tanto al equipo posterior como a la propia carga. El terminador de RF, normalmente una resistencia de 50 Ω, sirve para adaptar la impedancia de la línea, evitando reflexiones e inestabilidades.
La gran pregunta que surge en este contexto es: ¿puedo conectar el osciloscopio directamente a la salida del amplificador (o a esa línea) y ver la señal, o necesito un atenuador de RF? La respuesta depende de varios factores: rango de tensión que maneja el amplificador, impedancia de salida, sensibilidad máxima del canal del osciloscopio y si el equipo está pensado para 50 Ω o para entrada de alta impedancia.
En la práctica, muchas veces sí es posible pinchar el osciloscopio directamente, utilizando una sonda 10:1 que ya de por sí funciona como atenuador y presenta una carga menos intrusiva. No obstante, en aplicaciones de RF pura, es bastante común intercalar un atenuador específico de RF para:
- Reducir la amplitud de la señal a un rango seguro para el osciloscopio.
- Conservar la adaptación de impedancias (50 Ω) en toda la línea.
- Evitar que la propia entrada del osciloscopio altere significativamente la medición.
Si estás trabajando a 1 MHz con un amplificador de bajo coste para usar con equipos más caros, merece la pena tener muy claro el máximo voltaje de salida que puede entregar el ampli y el rango admisible de tu osciloscopio. De ese cruce de datos saldrá si puedes conectar directamente, si basta con una sonda atenuadora 10:1 o si realmente necesitas un atenuador de RF en la línea.
Midiendo amplificadores de válvulas: pruebas típicas y qué significan
En el mundo de los amplificadores de válvulas hay una mezcla de pasión, artesanía y ciencia. Muchos aficionados montan sus propios diseños o modifican amplis comerciales, y luego quieren ir más allá de escuchar si el resultado “mola” o no. Aquí es donde las pruebas estandarizadas se vuelven realmente interesantes.
Una primera prueba útil es determinar la impedancia de entrada. Eso nos dice qué carga ve la fuente de señal (por ejemplo, un previo a válvulas, un pedal o un DAC). Si es muy baja, podemos estar forzando la etapa anterior, modificando su respuesta en frecuencia o generando distorsión no deseada. Si es muy alta, en general suele ser cómodo para la fuente, pero puede hacer el circuito más sensible al ruido.
La impedancia de salida es crítica cuando conectamos el amplificador a un altavoz real. En válvulas, el transformador de salida juega un papel fundamental, y la impedancia de salida final influye en cómo el altavoz se mueve, en la amortiguación de su cono y en la respuesta en frecuencia real del conjunto. De aquí se deriva el llamado factor de amortiguamiento (damping factor), muy citado en hi‑fi.
Además de las impedancias entre la entrada y la salida, conviene mirar la impedancia entre etapas dentro del propio amplificador. Esto afecta a cómo se acoplan las válvulas entre sí, cómo se cargan mutuamente y cómo varía la respuesta en frecuencia y la ganancia total.
Otro bloque fundamental es la distorsión armónica (THD), con y sin realimentación. La realimentación negativa suele reducir drásticamente la distorsión, pero cambia también la forma en que se distribuyen los armónicos y puede afectar a la “sensación” subjetiva del sonido. Midiendo con un generador de seno y analizando el espectro puedes ver qué armónicos predominan (pares, impares, de orden alto, etc.).
Finalmente, están las pruebas de saturación y recorte con una onda senoidal. Se aumenta gradualmente la amplitud de la señal de entrada hasta que el amplificador empieza a recortar la cresta de la onda. El osciloscopio deja esto clarísimo: se pasa de una senoide limpia a una forma “aplastada” arriba y abajo. Ver cómo se produce ese recorte (simétrico, asimétrico, suave, duro) dice mucho del carácter del ampli.
Respuesta en frecuencia y prueba con software gratuito
Una de las pruebas más agradecidas de hacer, incluso con medios modestos, es la respuesta en frecuencia del amplificador. En esencia, se trata de ver cómo varía la ganancia del ampli a lo largo del rango de frecuencias de interés (por ejemplo, de 20 Hz a 20 kHz en audio).
Para realizar esta prueba puedes usar:
- Un generador de señales físico que pueda barrer frecuencias.
- Software gratuito en el ordenador que genere un barrido (sweep) de frecuencias y lo saque por la tarjeta de sonido.
- Archivos WAV con ruido rosa, ruido blanco o barridos prediseñados.
La medición se puede hacer directamente con el osciloscopio en la salida del amplificador, comparando amplitudes para diferentes frecuencias. De forma más cómoda, muchos prefieren usar la tarjeta de sonido como instrumento de medida, con programas que muestran en pantalla la gráfica de magnitud (y, a veces, fase) de la respuesta en frecuencia.
Existen aplicaciones gratuitas muy conocidas en el ámbito de mediciones de audio (análisis de espectro, medición de THD, respuesta en frecuencia, etc.) que se apoyan en la entrada de línea del PC. Basta con tener cuidado de no saturar la entrada y utilizar atenuadores o divisores de tensión cuando sea necesario. De esta forma, la combinación de software + tarjeta de sonido se convierte en una especie de “analizador de audio” de bajo coste.
La clave de este tipo de pruebas es que, con una simple gráfica, se pueden ver caídas en graves por limitaciones del transformador de salida, pérdidas en agudos por capacitancias internas, resonancias indeseadas, o incluso la influencia de la realimentación en la planitud de la curva.
Armónicos, FFT y lo que realmente se oye
Otra familia de pruebas muy interesante gira en torno a los armónicos y al contenido espectral de la señal de salida. Aquí lo típico es aplicar una senoide pura a la entrada del amplificador y observar, mediante un análisis de Fourier (FFT), qué armónicos aparecen y con qué amplitud respecto a la fundamental.
El osciloscopio, si tiene función FFT integrada, ya permite ver un espectro de frecuencias bastante claro. Si no, se puede recurrir de nuevo al software gratuito que, usando la tarjeta de sonido, dibuja el espectro de la señal que le llega. En ambos casos, lo que interesa es distinguir entre armónicos pares e impares, niveles de distorsión de bajo orden frente a alto orden, y presencia de componentes fuera de banda de audio.
En el terreno práctico, muchos aficionados han comprobado que, a veces, una señal que en el osciloscopio parece “fea” no siempre se traduce en un mal sonido, especialmente cuando hablamos de amplificadores económicos. Un ejemplo típico es el de un amplificador clase D muy barato (unos 10 dólares comprado en AliExpress) que, visto desde la óptica estricta de la forma de onda, puede mostrar bastante modulación de alta frecuencia, ruido y pequeños artefactos.
Sin embargo, en pruebas comparativas donde se evalúa el sonido real del amplificador (escuchando música con altavoces reales), se ha observado que el resultado puede ser sorprendentemente decente para el precio, incluso cuando la captura de la forma de onda con el osciloscopio invita a ser muy crítico. Esto nos recuerda que el oído humano filtra muchas imperfecciones y que la correlación entre “onda perfecta” y “sonido agradable” no siempre es directa.
Por supuesto, en equipos caros o de alta fidelidad seria, sí se espera que las mediciones sean excelentes y que la forma de onda sea todo lo limpia que permita la tecnología. Pero para amplificadores baratos, de proyectos DIY o de iniciación, conviene poner las mediciones en contexto y no obsesionarse con cada pequeño pico en el espectro.
Ruido, hum, radiofrecuencia y oscilaciones indeseadas
Más allá de la distorsión armónica, un campo en el que el osciloscopio resulta especialmente útil es la detección de ruidos y oscilaciones que quizá no se aprecian fácilmente a oído o que se confunden con otros problemas.
Entre los fenómenos que merece la pena buscar están:
- Ruido de fondo térmico y de componentes, que se ve como una especie de “nube” en la pantalla.
- Hum de 50/60 Hz y sus armónicos, típico de fuentes mal filtradas o de bucles de masa.
- Radiofrecuencia parásita que se acopla por el aire o por los cables, muchas veces a través de etapas de ganancia muy sensibles.
- Oscilaciones de alta frecuencia producidas por realimentaciones mal compensadas o por cableado deficiente.
Estas pruebas se pueden realizar con la entrada del amplificador cortocircuitada (a masa) y la salida conectada a una carga adecuada, mientras se observa la salida con el osciloscopio en diferentes escalas de tiempo. Cambiando la base de tiempos es más fácil descubrir tanto zumbidos de baja frecuencia como oscilaciones en el rango de kHz o incluso MHz.
Para quienes montan amplificadores de válvulas, esto es especialmente relevante, porque los cables largos, las masas mal distribuidas y la proximidad de transformadores pueden generar fácilmente problemas de hum, acoples y RF. Ver el problema en el osciloscopio ayuda a localizar en qué punto del circuito aparece y qué modificaciones de cableado o filtrado lo reducen.
Combinando estas observaciones con software de análisis de espectro, se obtiene además una visión muy clara de en qué frecuencias se concentra el ruido. Así se puede distinguir si el problema es fundamentalmente de red eléctrica, de componentes activos, de diseño del PCB o de interferencias externas.
Con todas estas herramientas, se puede montar un minilaboratorio doméstico sorprendentemente potente: osciloscopio (físico o por software), generador de señal, tarjeta de sonido, programas gratuitos de FFT y medición de THD, y unas cuantas cargas y atenuadores. Y a partir de ahí, ir afinando los amplificadores, desde los más sencillos y baratos hasta proyectos de válvulas más ambiciosos, siempre con la idea de cuadrar números sin olvidar que el oído es el juez final.
Trabajar con un osciloscopio sobre amplificadores de audio, ya sea midiendo respuesta en frecuencia, distorsión, ruido u oscilaciones, te permite conocer de verdad qué está pasando dentro de tu equipo y por qué suena como suena. Algunas mediciones te confirmarán que algo que oías tiene explicación objetiva; otras te mostrarán defectos que quizá tu oído pasaba por alto. Y, muy a menudo, descubrirás que un amplificador barato que en pantalla parece un desastre, en la práctica cumple de sobra para el uso que le quieres dar, mientras que un diseño más cuidado mostrará en las gráficas la diferencia que justifica el tiempo y el dinero invertido.
