¿Qué se quiere decir exactamente con una compensación de 50 microsegundos ó de 100 microsegundos? ¿Cuál es su relación con la frecuencia de transición?
Cuando se carga una capacitancia por medio de una resistencia, la constante de tiempo es el tiempo, medido en segundos, para que la tensión entre los extremos de la capacitancia llegue a un 63,2 % de su valor final. El tiempo en segundos resulta del producto de la resistencia en ohmnios y de la capacidad en faradios, o bien la resistencia en megohmnios y la capacidad en microfaradios. Cuando la capacidad se indica en microfaradios y la resistencia en ohmnios, la constante de tiempo resulta en microsegundos.
Un circuito de compensación de respuesta que consista en una capacidad y una resistencia, como es muy común en audio, produce un cambio significativo en la respuesta a frecuencias (refuerzo o atenuación de graves o de agudos) cuando las tensiones entre los extremos de la resistencia y del capacitor son iguales. Esta frecuencia se llama “frecuencia límite” o “frecuencia de transición”. La amplitud de la señal en esa frecuencia ha cambiado en unos 3 dB. Si, por ejemplo, hablamos de un refuerzo o de atenuación de agudos, cuando legamos al doble de la frecuencia de transición la respuesta cambia otros 4 dB, unos 5 dB más en la siguiente duplicación u octava, y 6 dB más por cada octava sucesiva. Si la atenuación o el refuerzo fueran de graves, entonces esos cambios se harían cada vez que la frecuencia se reduce a la mitad de la inmediata anterior, en sentido descendente. Para ser más claro, supongamos que queremos reforzar agudos y que la frecuencia de transición debe ser de 2.000 Hz: en 2.000 Hz, el refuerzo será de 3 dB; a 4.000 Hz, de 7 dB; a 8.000 Hz , de 12 dB y de 18 dB a 16.000 Hz.
La frecuencia de transición basta, entonces, para caracterizar un circuito simple de corrección de respuesta. Esa frecuencia puede calcularse con la fórmula f = 1/(2πRC). Observe que aparece la constante de tiempo RC. Si especificamos a la capacidad C en microfaradios y a la resistencia R en ohmnios y dando a π el valor aproximado de 3,1416, la fórmula se convierte en f = 159155/(RC). Esto se debe a que un microfaradio es igual a un millonésimo de faradio; luego, 1/[(1/1000000) (2 π)] = 1000000/(2π) = 159.154,57. Como C está expresado en microfaradios, la constante de tiempo resulta en microsegundos.
Es muy común que la característica de compensación de frecuencia se exprese en función de la constante de tiempo, en lugar de la frecuencia de transición. Por ejemplo: en las curvas de igualación NAB para grabadores de cinta con carrete abierto, para las velocidades de reproducción de 18 cm/s y de 38 cm/s, la constante de tiempo vale 50 microsegundos. Calculamos la frecuencia de transición: f = 159155/50 = 3180 Hz. En esta frecuencia el refuerzo de graves llega a 3 dB, a 1590 Hz sube 7 dB, y así sucesivamente.
Ahora, puede que nos digan que la curva de compensación tiene dos constantes de tiempo. Sea, por ejemplo, una curva de refuerzo de graves que tiene una constante de 50 microsegundos y otra de 3180 microsegundos (Por ejemplo: NAB). Esto significa que la respuesta crece 3 dB a 3180 Hz, 7 dB a 1590 Hz, 12 dB a 795 Hz, 18 dB a 397 Hz, pero que no sigue creciendo indefinidamente, sino que cae 3 dB, después de alcanzar un máximo en otra frecuencia más alta, a la frecuencia de f = 159155/3180 = 50 Hz y a partir de allí, y descendiendo en el espectro de sonidos, se estabiliza.
Pero también una curva de compensación puede tener más constantes de tiempo, como es el caso de nuestra conocida curva RIAA, que tiene constantes de 3180, 318 y 75 microsegundos. Estas constantes corresponden a las frecuencias de 50 Hz, 500 Hz y 2122 Hz. Bien entendido: el refuerzo de graves comienza con 3 dB en 500 Hz, se nivela -unos 3 dB más abajo del máximo- en 50 Hz y la respuesta en frecuencias altas empieza a decaer 3 dB al llegar a 2122 Hz, alcanzando -12 dB a 8488 Hz y -18 dB a 16976 Hz.
