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Que es y para que sirve una caja directa?

En esta ocasión vamos a hablar de la caja directa, uno de los elementos más imprescindibles  en los estudios de grabación o en las situaciones de vivo y que además suele ser subestimada o desconocida para muchos instrumentistas.

Qué es la caja directa ?

La caja directa nos sirve, en términos generales, para llevar una señal desbalanceada de nivel de línea a una señal balanceada con nivel de micrófono. Existen muchos matices a esta definición pero hay que tomarla como algo global para facilitar el proceso de describir lo que es una caja directa.

Adaptación de Impedancias:

¿Para que queremos hacer esto? Para conectar por ejemplo una guitarra/bajo a una entrada balanceada en una consola directamente. La caja directa hace este «traspaso» mediante la adaptación de impedancias.

Dicho en palabras simples, el circuito del instrumento tiene una alta impedancia de salida pero el circuito que queremos alimentar (una consola por ejemplo) quiere «ver» una baja impedancia, para esto requerimos un circuito que sea capaz de llevar la alta impedancia del instrumento a una impedancia mucho más baja.

La razón por la que el circuito al que se va a conectar la señal quiere «ver» una impedancia baja tiene que ver con optimizar la transferencia de potencia y minimizar la carga reflejada del instrumento en el circuito.

Este tema es bastante amplio como para tocarlo superficialmente, más adelante haremos una serie de artículos para explicar el concepto de impedancia y su importancia en el audio.

Balanceo de la señal

La adaptación de impedancias no es la única función de una caja directa puesto que también puede ayudarnos a balancear señales. Una señal balanceada es  una señal a la que se la duplica e  invierte para en un proceso posterior eliminar el ruido inducido en el cable (recordemos que el cable puede actuar como una antena).

Supongamos que tenemos un inocente cable, este cable acarrea nuestra señal pero esa señal no esta sola. El cable al actuar como una antena puede captar interferencia electromagnética, ondas de radio etc.
Entonces para solucionar eso, a una mente brillante se le ocurrió que si de alguna manera podríamos restar solamente el ruido de ese cable y quedarnos con la señal el problema estaría resuelto.

¿Como se logra eso? Básicamente duplicando la señal y llevándola por otro cable. La señal duplicada contiene también el mismo ruido inducido y ese ruido será restado porque una de las señales es invertida (en otras palabras cambiando su signo)

Señal A = Señal instrumento + Ruido

La señal A se «duplica» y se invierte:

Señal A’= (-) Señal instrumento + Ruido

Cuando resto ambas (dentro del amplificador diferencial) obtengo:

(Señal instrumento + Ruido)[ – Señal Instrumento + Ruido]= Señal Instrumento + Ruido + Señal Instrumento – Ruido

Lo que me da como resultado la señal del Instrumento duplicada y el ruido ha sido cancelado.

Además la caja directa nos puede  proporcionar aislación galvánica, lo que significa que no existe un camino de conducción de la corriente entre dos puntos del circuito, pero si puede existir un intercambio de energía (esto debido al principio de inducción electromagnética) por ende lo que se conecta a la caja directa tiene una masa distinta que la caja directa en si.
Esto tiene como ventaja el hecho de cancelar  bucles de masa que pueden inducir hum, porque si por ejemplo tenemos una guitarra conectada a una consola y a la vez a un amplificador, la referencia a masa se hace en dos puntos distintos y pueden existir diferencias en la Resistencia de referencia a tierra, que a su vez causan que circule corriente por el blindaje, lo que provoca que el hum de 60 Hz se irradie al conductor central ocasionando el molesto ruido.

Entonces resumiendo, la caja directa en términos técnicos nos sirve para:

  • Adaptar impedancias: desde una impedancia de entrada alta hasta una impedancia de salida baja. Esto nos permite conectar instrumentos como una guitarra, un bajo o un teclado a una entrada de micrófono (consola, interfaz de audio, etc)
  • Balanceo de señales:  nos sirve para cancelar el ruido inducido (ondas de radio, interferencia electromagnética, etc) en el cable por donde pasa nuestra señal.
  • Aislación galvánica: nos permite anular el paso directo de corriente entre el instrumento y el circuito mediante el principio de inducción electromagnética de los transformadores. Esto sirve como medida de seguridad y haciendo de «ground-lift», es decir separando las masas que están a ambos lados de la caja directa.

Tipos de cajas directas

Existen varios tipos de caja directa y su diferenciación no esta dada únicamente por un factor. Pero podemos distinguir dos grandes grupos:

Cajas Directas Activas

Se habla que un circuito es activo cuando tiene algún tipo de amplificación,  esto quiere decir que además de hacer una simple adaptación de impedancias el circuito también ofrece la posibilidad de amplificar la señal. Esto se hace generalmente para equipararla con la señal «esperada» por el circuito en términos de impedancia y de voltaje.
Las cajas directas activas por definición necesitan alguna forma de alimentación: baterías, fuente DC, etc.
A causa de la posibilidad de amplificar la señal, este tipo de caja directa se puede usar para mandar una señal a distancias considerables, por ejemplo en una situación de vivo.

Cajas Directas Pasivas

  • no ofrecen la posibilidad de amplificar la señal. Por lo general usan transformadores para adaptar la impedancia.
    La adaptación de impedancia esta determinada por la relación de vueltas entre el primario y el secundario del transformador. Tiene limitaciones en cuanto a que es difícil lograr transformadores con una alta relación de vueltas que suenen limpios, esto causa que la caja directa en sí coloree  el sonido, que por lo general no es lo que se busca.
    Como es de esperarse, las cajas directas pasivas son menos versátiles que las activas.

Posteriormente se pueden clasificar de acuerdo a  si tienen transformadores, buffers,  atenuación,  algún tipo de filtro, si la etapa activa es valvular, transistorizada, usa integrados, etc.

Editor DjsUni2

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