El nivel de línea es la intensidad especificada de una señal de audio utilizada para transmitir audio analógico entre componentes como reproductores de CD y DVD , televisores , amplificadores de audio y consolas de mezclas .
El nivel de línea se encuentra entre otros niveles de señales de audio. Hay señales más débiles, como las de los micrófonos ( nivel de micrófono o nivel de micrófono ) y pastillas de instrumentos ( nivel de instrumento ), y señales más fuertes, como las que se utilizan para accionar auriculares y altavoces ( nivel de altavoz ). La intensidad de estas diversas señales no se refiere necesariamente al voltaje de salida del dispositivo fuente; también depende de su impedancia de salida y de su capacidad de potencia de salida.
Los dispositivos electrónicos de consumo relacionados con el audio (por ejemplo, tarjetas de sonido ) suelen tener un conector etiquetado como entrada y/o salida de línea . La salida de línea proporciona una salida de señal de audio y la entrada de línea recibe una entrada de señal.
Las conexiones de entrada/salida de línea en equipos de audio orientados al consumidor generalmente no están balanceadas y están conectadas con conectores RCA estéreo o con un conector minijack TRS de 3 conductores de 3,5 mm ( 1 ⁄ 8 pulgadas) que proporciona tierra, canal izquierdo y canal derecho.
Los equipos profesionales suelen utilizar conexiones balanceadas en conectores telefónicos TRS de 6,35 mm ( 1 ⁄ 4 pulgadas) o conectores XLR . Los equipos profesionales también pueden utilizar conexiones no balanceadas con conectores telefónicos TS de 6,35 mm ( 1 ⁄ 4 pulg.).
Un nivel de línea describe el nivel de señal nominal de una línea como una relación, expresada en decibelios , frente a un voltaje de referencia estándar. El nivel nominal y el voltaje de referencia contra el cual se expresa dependen del nivel de línea que se utiliza. Si bien los niveles nominales varían, solo dos voltajes de referencia son comunes: decibelios voltios (dBV) para aplicaciones de consumo y decibeles sin carga (dBu) para aplicaciones profesionales.
El voltaje de referencia en decibelios voltios es 1 V RMS = 0 dBV . [1] El voltaje de referencia sin carga en decibelios, 0 dBu , es el voltaje de CA necesario para producir 1 mW de potencia a través de una impedancia de 600 Ω (aproximadamente 0,7746 V RMS ). [2] Esta incómoda unidad es un vestigio de los primeros estándares telefónicos, que utilizaban fuentes y cargas de 600 Ω y medían la potencia disipada en decibelios-milivatios ( dBm ). Los equipos de audio modernos no utilizan cargas adaptadas de 600 Ω, por lo tanto, dBm sin carga ( dBu ).
El nivel nominal más común para equipos profesionales es +4 dBu (por convención, los valores en decibeles se escriben con un símbolo explícito). Para equipos de consumo, existe una convención de −10 dBV , originalmente destinada a reducir los costos de fabricación. [3] Sin embargo, es posible que los equipos de consumo no sigan necesariamente esa convención. Por ejemplo, el voltaje de salida estándar de un reproductor de CD es de alrededor de 2 V RMS , equivalente a +6 dBV. Estos niveles de salida más altos permiten que el reproductor de CD omita una etapa de preamplificación. [4]
Expresada en términos absolutos, una señal a −10 dBV es equivalente a una señal de onda sinusoidal con una amplitud máxima (V PK ) de aproximadamente 0,447 voltios , o cualquier señal general a 0,316 voltios de raíz cuadrática media (V RMS ). Una señal de +4 dBu equivale a una señal de onda sinusoidal con una amplitud máxima de aproximadamente 1,736 voltios , o cualquier señal general de aproximadamente 1,228 V RMS .
La amplitud de pico a pico (a veces abreviada como pp ) (V PP ) se refiere a la oscilación de voltaje total de una señal, que es el doble de la amplitud máxima de la señal. Por ejemplo, una señal con una amplitud máxima de ±0,5 V tiene una amplitud pp de 1,0 V.
La señal de nivel de línea es una señal de corriente alterna sin compensación de CC, lo que significa que su voltaje varía con respecto a la señal a tierra desde la amplitud máxima (por ejemplo, +1,5 V ) hasta el voltaje negativo equivalente ( -1,5 V ). [5]
Normalmente se utiliza un controlador de línea para controlar salidas de señales analógicas de nivel de línea. [6] Como los cables entre la salida y la entrada de línea son generalmente extremadamente cortos en comparación con la longitud de onda de la señal de audio en el cable, los efectos de la línea de transmisión se pueden ignorar y no es necesario utilizar la adaptación de impedancia . En cambio, los circuitos de nivel de línea utilizan el principio de puente de impedancia , en el que una salida de baja impedancia impulsa una entrada de alta impedancia. Una conexión de salida de línea típica tiene una impedancia de salida de 100 a 600 Ω , siendo más comunes valores más bajos en equipos más nuevos. Las entradas de línea presentan una impedancia mucho mayor, normalmente 10 kΩ o más. [7]
Las dos impedancias forman un divisor de voltaje con un elemento en derivación que es grande en relación con el tamaño del elemento en serie, lo que garantiza que una pequeña parte de la señal se desvíe a tierra y que se minimicen los requisitos de corriente. La mayor parte del voltaje afirmado por la salida aparece a través de la impedancia de entrada y casi nada del voltaje cae a través de la salida. [7] La entrada de línea actúa de manera similar a la entrada de un voltímetro o un osciloscopio de alta impedancia, midiendo el voltaje afirmado por la salida mientras extrae una corriente mínima (y por lo tanto una potencia mínima) de la fuente. La alta impedancia de la línea en el circuito no sobrecarga la salida del dispositivo fuente.
Estas son señales de voltaje (a diferencia de las señales de corriente) y lo que se desea es la información de la señal (voltaje), no la energía para accionar un transductor , como un altavoz o una antena. La información real que se intercambia entre los dispositivos es la variación de voltaje; es esta señal de voltaje alterno la que transmite la información, haciendo que la corriente sea irrelevante.
Símbolo de salida. Color de la guía de PC verde lima.
Las salidas de línea ( line out ) suelen presentar una impedancia de fuente de 100 a 600 ohmios . El voltaje puede alcanzar los 2 voltios pico a pico con niveles referenciados a −10 dBV (300 mV) a 10 kΩ . La respuesta de frecuencia de la mayoría de los equipos modernos se anuncia como de al menos 20 Hz a 20 kHz, lo que corresponde al rango convencional del oído humano . Las salidas de línea están diseñadas para impulsar una impedancia de carga de 10 kΩ , que incluso con los voltajes más altos de salida de línea solo requiere una corriente insignificante (muy por debajo de un miliamperio).
Conectar una carga de baja impedancia, como un altavoz (normalmente de 4 a 8 Ω ) a una salida de línea, esencialmente provocará un cortocircuito en el circuito de salida. Dichas cargas son alrededor de 1 ⁄ 1000 de la impedancia para la que está diseñada una salida de línea, por lo que la salida de línea generalmente no está diseñada para generar la corriente que consumiría una carga de 4 a 8 Ω con voltajes de señal de salida de línea normales. El resultado será un sonido muy débil del altavoz y posiblemente un circuito de salida de línea dañado.
A veces se confunden las salidas de auriculares y las salidas de línea. Los auriculares de diferentes marcas y modelos tienen impedancias muy variables, desde tan solo 20 Ω hasta unos pocos cientos de ohmios; el más bajo de ellos tendrá resultados similares a los de un altavoz, mientras que el más alto puede funcionar aceptablemente si la impedancia de salida de línea es lo suficientemente baja y los auriculares son lo suficientemente sensibles.
Por el contrario, una salida de auriculares generalmente tiene una impedancia de fuente de sólo unos pocos ohmios (para proporcionar una conexión puente con auriculares de 32 Ω ) y controlará fácilmente una entrada de línea.
Por razones similares, los cables en estrella (o divisores en Y ) no deben usarse para combinar dos señales de salida de línea en una sola línea de entrada. Cada salida de línea controlaría la otra salida de línea, así como la entrada deseada, lo que nuevamente resultaría en una carga mucho más pesada que la diseñada. Esto provocará una pérdida de señal y posiblemente incluso daños. En su lugar, se debe utilizar un mezclador activo, que utilice, por ejemplo, amplificadores operacionales . [8] Se puede usar una resistencia grande en serie con cada salida para mezclarlas de manera segura, pero debe diseñarse adecuadamente para la impedancia de carga y la longitud del cable.
Símbolo de entrada de línea. Color de la guía de PC azul claro.
Las entradas de línea ( line in ) están diseñadas para aceptar niveles de voltaje en el rango proporcionado por las salidas de línea. Los diseñadores pretenden que la línea de salida de un dispositivo se conecte a la entrada de línea de otro. Las impedancias, por otro lado, no coinciden deliberadamente desde la salida hasta la entrada. La impedancia de una entrada de línea suele ser de unos 10 kΩ . Cuando es impulsado por la baja impedancia habitual de una salida de línea de 100 a 600 ohmios, se forma una conexión puente en la que la mayor parte del voltaje generado por la fuente (la salida) cae a través de la carga (la entrada) y fluye una corriente mínima debido a la impedancia relativamente alta de la carga.
Aunque las entradas de línea tienen una impedancia alta en comparación con la de las salidas de línea, no deben confundirse con las llamadas entradas Hi-Z (siendo Z el símbolo de impedancia ), que tienen una impedancia de 47 kΩ a más de 1 MΩ . Estas entradas Hi-Z o de instrumento generalmente tienen una ganancia más alta que una entrada de línea. Están diseñados para usarse, por ejemplo, con pastillas de guitarra eléctrica y cajas de entrada directa . Algunas de estas fuentes pueden proporcionar sólo voltaje y corriente mínimos y la entrada de alta impedancia está diseñada para no cargarlas excesivamente.
Los sonidos acústicos (como voces o instrumentos musicales ) suelen grabarse con transductores ( micrófonos y pastillas ) que producen señales eléctricas débiles. Estas señales deben amplificarse al nivel de línea, donde son más fácilmente manipuladas por otros dispositivos como consolas de mezclas y grabadoras. Dicha amplificación se realiza mediante un dispositivo conocido como preamplificador o preamplificador, que eleva la señal al nivel de línea. Después de la manipulación a nivel de línea, las señales generalmente se envían a un amplificador de potencia , donde se amplifican a niveles que pueden funcionar con auriculares o altavoces . Estos convierten las señales nuevamente en sonidos que se pueden escuchar en el aire.
La mayoría de las cápsulas de fonógrafo también tienen un nivel de salida bajo y requieren un preamplificador; Por lo general, un amplificador o receptor estéreo doméstico integrado tendrá una entrada de fono especial . Esta entrada pasa la señal a través de un preamplificador de fono, que aplica ecualización RIAA a la señal y la eleva al nivel de línea.
En la práctica, la teoría de las líneas de transmisión de la ingeniería eléctrica no se aplica a las líneas de audio del mundo real.
... Esto allana el camino para un modelado RC sencillo de nuestra línea de audio.
Las salidas son de baja impedancia y solo deben conectarse a entradas de alta impedancia; nunca, nunca conectes dos salidas directamente juntas, nunca.
Si lo hace, entonces cada salida intenta impulsar la muy baja impedancia de la otra, forzando a ambas salidas a un límite de corriente y posibles daños.
Como mínimo, se produce una pérdida grave de señal.
Medios relacionados con el nivel de línea en Wikimedia Commons