4.2 DISTORSIÓN  

En el sentido más general existe distorsión cuando la señal que sale de un equipo no es la misma que entró. La distorsión es otra medida de calidad de uso generalizado y suele ser dada por el fabricante. Hay diferentes tipos de distorsión: distorsión lineal (de amplitud y de fase) y distorsión no lineal (THD y IMD).
1.- Distorsión lineal de amplitud o distorsión de amplitud. 
 Se da cuando la señal a la salida del equipo no guarda la misma relación de amplitud entre las distintas frecuencias que la señal de entrada. Por ejemplo, a la entrada la señal tiene 10 dB de diferencia entre la banda de octava de 1000 Hz. y la de 2000 Hz, pero a la salida la diferencia es de 20 dB. Se ha producido distorsión de amplitud. La respuesta en frecuencia es una representación de la distorsión de amplitud. Un amplificador, por el hecho de elevar el nivel de la señal, no produce distorsión de amplitud, ya que eleva el nivel de todas las bandas de frecuencia en un número de decibelios para todas igual. Existe un tipo concreto de distorsión, relacionada con la amplitud, que se llama distorsión por recorte. Se da en los equipos que amplifican la señal cuando trabajan por encima de sus posibilidades y consiste en un "recorte" de la forma de onda.

Se produce porque al amplificador se le exige que amplifique la señal tanto, que los valores de tensión de pico de la señal, son superiores a los valores de tensión que da la fuente de alimentación. Por un principio básico, la máxima tensión posible que puede dar a la salida un equipo, es la que entrega la fuente de alimentación. Para seguir cumpliendo este principio la señal a la salida se recorta para valores superiores a los de la tensión de alimentación. Antes de que la distorsión por recorte sea audible, los valores de otras distorsiones se han disparado, ya que se está trabajando muy por encima de las capacidades del aparato.

Amplificador trabajando en saturación, entrega señal recortada a la salida.

2.- Distorsión lineal de fase o distorsión de fase.
Se da cuando a la salida no se conserva la relación de fase entre las diferentes frecuencias de entrada. Este tipo de distorsión se da en todos los aparatos electrónicos y es muy difícil eliminarla. Los aparatos HI-FI de alta gama tratan de minimizar al máximo esta distorsión o compensarla, esto explica (en parte) su alto coste y la ausencia de funciones optativas que añaden electrónica y distorsión de fase. Por suerte, el oído tiene dificultad para detectar la fase y por eso (y por la dificultad de su tratamiento) la mayoría de equipos no abordan el problema. Los dos tipos de distorsión anteriores no se suelen ser facilitados por el fabricante. El primero porque se supone que no existe o porque ya se da la "respuesta en frecuencia". El segundo porque no se suele tratar este problema y el usuario común no lo va detectar.   3.- Distorsión no lineal THD o Total Harmonic Distorsión.  Esta distorsión se produce por la aparición de armónicos de la señal original. Un armónico es una señal de frecuencia múltiplo de otra original. Si a la entrada tenemos un tono puro de frecuencia 1 KHz, sus armónicos aparecerán como tonos puros de frecuencia 2 KHz, 3 KHz, 4 KHz... Cuando hay distorsión armónica, los armónicos simplemente aparecen pese a no ser deseados. A continuación se muestra una representación del espectro de salida de un aparato con distorsión armónica. A la entrada del aparato sólo se le conecta un tono puro de f = 1 KHz. Así es como se suele medir la THD.

Espectro de un tono puro (1kHz) con sus armónicos producidos por la THD.

La figura muestra algo parecido a lo que se vería en un analizador de espectro. Una vez se obtiene esta gráfica, se mide la energía de todos los armónicos (en dB), se compara con el tono puro original y se calcula el porcentaje que representa del total. Cuanto mayor nivel tienen los armónicos, mayor es la distorsión armónica y peor "sonará" el equipo. Los fabricantes de equipos suelen facilitar este dato ya que es de los más relevantes. La distorsión armónica o THD se mide en porcentaje (%) y los valores suelen ser siempre bastante inferiores al 1%. El porcentaje representa la parte del total de la energía a la salida, que pertenece a los armónicos, es decir, qué porcentaje es distorsión. Se calcula midiendo la tensión de las frecuencias armónicas y aplicando la siguiente fórmula:

Fórmula empleada para el cálculo de THD.
Donde V1, V2, V3... son las amplitudes en voltios de las distintas frecuencias armónicas y Vo es la amplitud del tono de frecuencia 1 KHz.

4.- Distorsión no lineal IMD o distorsión de intermodulación.  
Esta distorsión es debida a que varias frecuencias pertenecientes de una señal interactúan dentro del aparato generando unas terceras no deseadas. Uno de los métodos de medida es el siguiente: se introducen dos tonos puros (uno de 250 Hz y otro de 8 KHz y voltaje 1/4 del primero) y se mide el voltaje de las frecuencias de intermodulación a la salida. En la siguiente figura se representan las dos frecuencias puras y las posibles frecuencias de intermodulación (barras rojas).

Espectro de dos tonos puros (250Hz y 8kHz) y la distorsión armónica generada (rojo).

Las frecuencias resultantes de la intermodulación siempre aparecen en torno a la frecuencia más alta y separada de ella por múltiplos de la frecuencia más baja. En este caso las frecuencias de intermodulación aparecen en torno a la frecuencia de 8 KHz. y con distancias en frecuencia de 250 Hz, 500 Hz, 750 Hz... es decir a frecuencias 8K +/- n·250. Donde "n" toma valores de 1, 2, 3... La distorsión de intermodulación se mide en porcentaje (%), y se calcularía midiendo la tensión de las frecuencias de intermodulación y aplicando la siguiente fórmula:

Fórmula empleada para el cálculo de IMD.
Donde Vi son las amplitudes en voltios de las distintas frecuencias de intermodulación y Vo es la amplitud del tono de frecuencia 8 KHz.