CORRECCIÓN RIAA

Introducción.

RIAA son las siglas de Recoding Industry Association of America, y la corrección de la que nos ocupamos es un estándar de grabación y reproducción para discos de vinilo, que tiene como objetivo solucionar uno de los problemas que conlleva el uso de estos discos.

En los discos de vinilo hay principalmente un problema. En los de graves, el surco del disco debería ser muy grande y era posible que la aguja saltara y se saliese de su surco. En los agudos, aparte de que el surco podría ser demasiado pequeño, el ruido se concentra en en esa banda, y acentuar esa banda podía mejorar la relación frente al ruido.

De aquí surgió la necesidad de hacer la grabación de otra manera. Se decidió hacer una ecualización en la que los graves estaban atenuados y los agudos estaban realzados.

Asi, cada usuario tendría que deshacer la corrección en su propio equipo, a la hora de reproducir el disco.

 

Curva de la anticorrección

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Sobre la tecnología...

En la actualidad, a nivel profesional y audiófilo, el CD no ha conseguido desterrar al vinilo, y siendo objetivos, queda una porción reducida del mercado que sigue consumiendo vinilo. Inevitablemente, al vinilo todavía le queda vida. Para convencerse, no hay más que ver los diseños de giradiscos que se muestran a la derecha.

 

Croft Aida

Esa reducida y exclusiva porción del mercado ha dado lugar a una curiosa cantidad de productos de alta y muy alta gama que cuanto menos suponen un reto a nivel de diseño, y una ocasión perfecta para llegar a técnicas "esotéricas" como el uso de baterías y componentes de alta precisión y ultra bajo ruido. Es un ejemplo de la alta calidad que se obtiene cuando no existen las limitaciones que impone el mercado de consumo.

 

Acoustic Signature Analog One MKII

Sin embargo hay, como en todo el high-end, diseños que no justifican suficientemente su coste y que se basan en habitualmente en márketing, como el uso de componentes de altísima calidad y fama entre los audiófilos, la fabricación con un diseño estéticamente atractivo, la utilización de materiales de muy alta gama...

 

Signature Gold

 

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Sobre el sonido...

Hay un punto concreto que el CD no supera de manera obvia al vinilo, a pesar de que tecnológicamente es mucho mejor el CD. Por motivos que no vienen al caso, la parte aguda es difícil de grabar correctamente en digital, por ello surgieron las técnicas de noise shaping, el terrible dither, y por eso los nuevos formatos digitales han extendido su ancho de banda a 96kHz, para poder mantener la calidad al final de la banda audible (y más allá).

 

Basis 1400

Nadie puede dudar de la complejidad de la audición, y de los muchos efectos no obvios que producen los agudos, desde estrés sonoro hasta somnolencia. A partir de 10kHz ya todo es sumamente complejo, ya que los efectos de enmascaramiento, pérdida de sensibilidad,etc... son muy grandes y resulta difícil para un investigador de la psicoacústica aislar un factor que cree un efecto cuantificable a nivel de audición. Pero no podemos olvidar que el sonido es un conjunto, cuando falla una parte falla todo.

 

Gabriel MkI

Históricamente, éste ha sido el principal argumento en favor del vinilo. En defensa del CD, hay que decir que su principal lacra es que en los discos superventas de consumo no se presta demsiada atención a la calidad, y que las muchas correcciones de DPS, ecos digitales principalmente, ensucian y crean una especie de "fondo de ruido" acorde con la música, que no llega a ser audible si no se le presta atención, pero que está ahí enmascarando otros sonidos... se crea un barullo de fondo. En grabaciones de discográficas estilo Telarc, Decca, Audioquest, etc.. donde se presta suma atención a todos los pequeños detalles esto no pasa, y ahí es donde un CD con un buen conversor sí puede superar a un vinilo.

 

La PLatine Verdier

En general, la menor presencia de giradiscos, agujas, cápsulas y preamplificadores de consumo hay día hacen que la calidad media de un equipo de disco de vinilo sea mayor a la de un CD normal. Quizás la mayor calidad de los componentes dé una mayor calidad final de sonido, Quizás sea todo mental y sea una predisposición, en el fondo el cuidado que requiere la preparación, escuchar el ruido de la aguja cayendo sobre el disco, los cliks de las motas de polvo, la unicidad de cada audición, la nostalgia... tienen un toque de exclusividad sobre la frivolidad de escuchar un CD en una minicadena

 

Clearaudio Evolution

Tiene algo de especial el sonido del vinilo.

 

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Métodos de realización de una corrección RIAA

El disco viene grabado con la corrección. Nosotros tenemos que hacer la anticorrección. La llamaremos corrección a secas para abreviar. A la derecha podemos ver ambas curvas.

El circuito necesarios es ímplemente un amplificador que ecualice la respuesta hasta que se obtenga la curva de transferencia deseada.

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Requistos eléctricos.

No son sencillos de cumplir los requisitos necesarios para hacer un circuito de corrección RIAA. Lo primero, debemos distinguir tres tipos de cápsulas que suponen tres tipo diferentes de fuente.

    MC- Moving coil.

    Es una bobina móvil que funciona como un micrófono de bobina o como un altavoz (a la inversa). La bobina suele constar de unas 24 vueltas de un hilo sumamente delgado que se suele fijar manulmente y observado a través de un microscopio. De ahí el elevado precio.

    La aguja mueve la bobina y ésta genera una corriente. Son señales muy bajas, las impedancias también lo son, se mueve entre 20 y 200 Ohm. El nivel de voltaje está alrededor de -64dBv, unos 0,4mV, lo que da una idea de la dificultad. Amplificar 64dB y seguir teniendo una buena relación señal/ruido es difícil, requiere una entrada de ultra bajo ruido de voltaje, campo casi exclusivo de los BJTs de ultrabajo ruido, tanto en operacional estilo LT1028 como transistores duales aparejados MAT03, SSM2210, o LM194, todos de difícil acceso y caros.


    MM- Moving magnet.

    Ahora la bobina es fija y es de mayores dimensiones y vueltas. La impedancia es de unos 47kOhm y el nivel de la salida es de unos -50dBv, unos 2mV, lo que es algo mejor, pero supone otra dificultad. El ruido térmico es mayor, y si empleamos un transistor BJT, el ruido de corriente se multiplica por la resistencia, lo que puede hacer que pasemos de tener unos 0,9nV a 47nV. Esto requiere una etapa de entrada Jfet, Existen como opción los U404, 2SK389BL o en versión simple, el 2SK170BL.Al menos, Toshiba fabrica versiones complementarias de esos transistores.


    Cristal y cerámica.

    Basadas en el efecto piezoléctrico, no tienen ni imanes ni bobinas. Son las más baratas y su calidad es sumamente pobre. La propia respuesta del material hace que no se requiera corrección, ya que su respuesta decae a razón de entre 6 y 12dB/oct a partir de una determinada frecuencia que suele estar alrededor de 300Hz. Vemos que no cumple ni de lejos con los 0.1dB de precisión que establecen las normas..

    Su nivel de voltaje a la salida es muy alto, generalmente requieren una amplificación de entre 20 y 30dB. No nos vamos a ocupar de ellas porque no merece la pena, ni siquiera encajan en los zócalos estándar..

    Respuesta en frecuencia de cápsulas piezo

     

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Corrección

El estándar RIAA impone 3 constantes de tiempo para realizar la corrección, éstos son 3180us (50Hz), 318us (500Hz) y 75us (2123Hz). Estas contantes de tiempo definen la posición de polos o ceros que formarán la corrección. A 50Hz se encuentra un polo, a 500 un cero y a 2123, un polo. En el estudio de grabación se hace la inversa, donde hay un polo se coloca un cero, y viceversa.

Se han añadido posteriormente otras constantes de tiempo, una a 30Hz para eliminar ruidos subsónicos (por el IEEE) y otra, por Neumann, a 50kHz,

Otra restricción muy importante de la norma es que se debe hacer la corrección con una precisión de 0,1dB en toda la banda, lo que es bastante dificultoso y supone un reto a nivel de diseño.

Esto es símplemente una exageración, ningún altavoz tiene tanta precisión y en los estudios de grabación se ecualiza sin piedad, pero al menos ha logrado contener los deseos de abaratar costes por parte de las empresas, y por norma general, los productos se movían en margen estrecho.

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PRIMERA ETAPA AMPLIFICADORA

Es muy habitual utilizar una primera etapa amplificadora de muy bajo ruido para luego realizar la corrección o más amplificación con otra etapa de otro tipo.

Esta etapa tiene como objetivo mejorar SNR y dividir la amplificación en más etapas para mejorar el ancho de banda y la distorsión.

En diseños amateur y algunos diseños profesionales se recurre a etapas muy simples, lo que es admisible porque dados los ínfimos rangos de la señal, las variaciones en los parámetros de corriente / voltaje / temperatura de los dispositivos amplificadores, la distorsión permanece en niveles muy bajos.

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MODO DE REALIZAR LA CORRECCIÓN

Red de realimentación

El método más comunmente usado es el que se basa en utilizar una red de realimentación con una función de transferencia que corrija la respuesta. A la derecha se ve un ejemplo de esta corrección en configuración inversora.

A la derecha, un ejemplo de la configuración no inversora. Su principal ventaja, el ruido es menor, su principal desventaja, las grandes ganancias pueden hacer que la distorsión crezca, especialmente a alta frecuencia por la modulación de la capacidad parásita de los transistores de entrada.

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Múltiples etapas en cascada

Ecualizaciones pasivas

Consiste en una etapa amplificadora que da una gran ganancia, y luego una red pasiva se encarga de hacer la corrección.

El bloque básico está a la derecha, es una red pasiva ecualizadora. Las frecuencias altas se atenúan por la acción del divisor resistivo. Las frecuencias bajas no pasan a través del condensador y no son atenuadas.

La transición entre los dos estados es hace con una pendiente de 6dB/oct.


Red ecualizadora pasiva

Aqui debajo vemos un ejemplo de las etapas en cascada con redes ecualizadoras pasivas entre sí. La primera etapa es conveniente que tenga una ganancia AV1 razonable porque si no el ruido térmico de las resistencias empleadas empeora SNR. La última etapa puede ser un búffer o un amplificador. En todo caso, todas deben tener alta impedancia de entrada y baja impedancia de salida.

A la derecha se observa la red ecualizadora con las corrección completa sin usar un buffer o un amplificador en medio.

Esta configuración es la empleada por muchos fabricantes high-end, con criterios más o menos acertados. Primero se amplifica, luego se hace una corrección pasiva y por último un buffer rápido de ganancia unidad se ocupa de cargar con la línea y proporcionar una alta impedancia para que la red pasiva no se vea afectada por bajas impedancias.

 

Red de la corrección pasiva


Esquema habitual en circuitos high-end: amplificación, corrección pasiva y búffer rápido de salida.

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Ecualizaciones activas

Se trata más o menos de lo mismo, de aprovechar las etapas amplificadoras para realizar la corrección, pero con redes más simples que no exijan tanto al operacional, y repartiendo la amplificación entre dos etapas.

Es posible dar ganancia a las frecuencias agudas, normalmente a 20kHz se requiere un mínimo de +20dB. Había que añadir una resistencia entre R1 y R2.

amplificación con corrección activa en dos etapas.

 

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Carga pasiva en un amplificador de transimpedancia.

El modelo de LCaudio está basado en esta configuración, con una etapa previa usando el amplificador operacional con entrada Jfet de más bajo ruido del mercado, el AD743, de Analog Devices.

Los aplificadores de transimpedancia están basados en convertir tensión en corriente mediante una etapa de transconductancia.

Tras pasar por un espejo de corriente, se convierte la corriente en voltaje mediante una carga normalmente activa, en el esquema, la resistencia parásita que modela esta carga es RT.

Luego, un búffer de voltaje se encarga de proporcoinar una baja impedancia de salida. para que no se degenere esa carga.

En algunos amplificadores de transconductancia como el AD844, usado por LCaudio en su circuito, el punto donde se produce esa carga está conectado a uno de los pines del encapsulado, por lo que es posible degenerarla con una resistencia. De esta manera es posible operar sin realimentación y con ganancias bajas.

Circuito empleado por LCaudio

Si en vez de una resistencia utilizamos una red pasiva que sea dependiente de la frecuencia tendremos que la ganancia también es dependiente de la frecuencia, que se puede ajustar para que realice la corrección RIAA, y luego el búffer de voltaje cargará con la línea.

Esquemático simplificado del circuito de LCaudio.

 

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