Doc. Leo.docx

1, TITULO ANALISIS DE SEÑALES. 4.- PARTE IMPLEMENTACION DE PREAMPLIFICADORES Y CONTROLLES DE TONALIDAD 2.- OBJETIVOS a) GENERAL 

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Que el estudiante desarrolle habilidades en el reconocimiento montaje y calculo de diversos circuitos amplificadores controles de tonalidad y amplificadores de potencia para el rango de audio frecuencia así como la utilización de los mismos señales de voz Que el estudiante aprenda a manejar las herramientas y técnicas disponibles para el montaje de circuitos pre amplificadores controles de tonalidad y amplificadores con componentes reciclados Que el estudiante adquiera destrezas en el manejo de los diferentes equipos e instrumentos usados en la mediad de componentes y los parámetros que caracterizan a los circuitos pre amplificadores controles de tonalidad y amplificadores de audio

3.- PRE-INFORME  QUE CARACTERISTICAS TIENEN LOS MICROFONOS Y CUAL ES SU CLASIFICASION Impedancia Una importante característica de un micrófono es su impedancia de salida. Esta es una medida de la resistencia interior del micrófono en función de la frecuencia. Generalmente, los micrófonos pueden dividirse en impedancia baja (50-1.000 ohmios), media (5.000-15-000 ohmios) y alta (más de 20.000 ohmios). La mayor parte de los micrófonos de Audio-Technica son de baja impedancia. Trabajan directamente contra las entradas de mezcladores, desde 150 ohmios hasta aproximadamente 4.000 ohmios, por lo que deberían ser ideales para la mayor parte de los grabadores de cinta y mezcladores actualmente disponibles. Por supuesto, algunos usuarios pueden querer usar un micrófono Audio-Technica de baja impedancia en una entrada de alta impedancia (50.000 ohmios), por esta razón ofrecemos el transformador de adaptación lineal para micrófonos CP8201. Debería ubicarse tan cerca de la entrada electrónica como sea posible, de tal forma que la mayor parte del cable del micrófono tenga baja impedancia y esté balanceado a tierra. Aquí se explica por qué. Hay un límite a cuánto cable debería usarse entre un micrófono de alta impedancia y su entrada. Cualquier medida por encima de los 20 pies (6 m. aprox.) provocará pérdida de los altos, y del nivel de salida. Sin embargo, usando micrófonos y cable de baja impedancia, los cables del micrófono pueden ser casi de cualquier longitud práctica, sin pérdidas graves de ningún tipo. Salida Balanceada La mayor parte de los micrófonos de Audio-Technica ofrecen salida balanceada.

Una salida balanceada ofrece ventajas reales para los expertos en grabación. Las líneas balanceadas son mucho menos susceptibles al RFI (Interferencias de RF) y a la captación de otros ruidos y zumbidos eléctricos. En una línea balanceada, la pantalla del cable está conectada a tierra, y la señal de audio aparece a través de los dos hilos conductores que no están conectados a tierra. Como las corrientes de señal están fluyendo en direcciones opuestas en cualquier momento en el par de hilos de señal, el ruido que es común a ambos, se cancela de forma efectiva (“rechazo de modo común”). Esta cancelación no puede ocurrir cuando sólo se usa un cable de señal más la pantalla. Por supuesto, es posible cablear un micrófono de baja impedancia directamente a una entrada no balanceada de baja impedancia, pero se perdería esta ventaja de la cancelación del ruido. Con los cables de corto recorrido no debería existir este problema, pero si se usan cables más largos es preferible la entrada balanceada.

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FIGURA 9: Cableado de Conectores Típicos de Micrófonos Micrófono en Fase (o Acoplado) El micrófono en fase es más importante cuando se usan dos (o más) micrófonos juntos, para después ser mezclados en un canal único, o cuando se graba en estéreo. Si están cableados fuera de fase uno con respecto al otro, los niveles de señal y el balance tonal se verán negativamente afectados, y pueden cambiar de forma brusca con pequeños movimientos de la fuente del sonido o de los micrófonos. En estéreo puede provocar una imagen pobre, localización imprecisa de los instrumentos y reducción del bajo. El término “fuera de fase” se usa para describir un micrófono que está cableado con su polaridad inversa con respecto al otro. Aunque “fuera de fase” no es una expresión técnicamente correcta cuando hablamos de lo qué en realidad es la inversión de polaridad, la usamos aquí en este uso común para ayudarte a comprender la terminología de audio. Audio-Technica cablea sus micrófonos siguiendo las convenciones de la mayoría de la industria. La presión acústica positivo en el diafragma genera un voltaje positivo en el Pin 2 del conector de salida de 3 pines o en la punta de un conector de 1/4” (6,3 mm). Por supuesto, la consistencia de fase (polaridad) debe ser preservada en todos los cables entre el micrófono(s) y la electrónica. FIGURA 10: "dB referido a 1V" Sensibilidad Las medidas de sensibilidad de los micrófonos pueden no ser exactamente comparables, ya que los fabricantes usan distintos sistemas de medida. Típicamente, la salida del micrófono (en un campo de sonido de intensidad dada) se mide en dB (decibelios) comparada con un nivel de referencia establecido. La mayoría de los niveles de referencia están por encima del nivel de salida del micrófono, por lo que el número resultante (en dB) será negativo. Por lo tanto un micrófono con una sensibilidad de –55 dB proporcionará más señal a las terminales de entrada que otro con una sensibilidad de –60 dB. (Ver figura 10.)

Audio-Técnica típicamente define la sensibilidad del micrófono en función del voltaje de salida en circuito abierto. Definida en dB referidos a 1 voltio, o en mili voltios reales (mV), esta es la salida que el micrófono entregará con una entrada referenciada al nivel de presión sonora (SPL). A-T usa una presión de sonido de referencia de 1 Pa (Pascal), el cual es igual a 94 dB SPL, o 10 dinas/cm2. (Una referencia de 0,1 Pa equivale a 74 dB de SPL, o a 1 dina/cm2.) En la mayoría del equipo de audio moderno, las impedancias de entrada del micrófono son significativamente más grandes que la impedancia de salida del micrófono, y por tanto ésta puede ser entendida como un circuito abierto. Esto hace de la medida del voltaje en circuito abierto una herramienta útil en la comparación entre sensibilidades de micrófonos. Aunque conocer cómo leer/comparar la sensibilidad del micrófono (salida) es importante, la medida real de la sensibilidad no es, generalmente, un factor considerable en la selección de un micrófono. De hecho, la salida del micrófono es un factor que se tiene en cuenta en el diseño de un micrófono para una aplicación particular. Por ejemplo, los micrófonos de cañón de A-T tienen niveles de salida más altos de lo "normal" porque necesitan mantener un voltaje de salida útil con sujetos distantes. Debería notarse, sin embargo, que cuando alguien dice, "El micrófono está distorsionando", la mayor parte de las veces es la entrada electrónica (mezclador/amplificador/grabador) la que está sobrecargando y distorsionando. (Esto es más probable que ocurra con los micrófonos de condensador de alta salida de A-T, y con los micrófonos dinámicos de neodimio Hi-ENERGY®. Si el sonido de alto nivel está provocando distorsión, antes de culpar al micrófono, tratar de insertar un atenuador entre el micrófono y la entrada. El AT8202 de Audio-Técnica, diseñado para ser usado con los micrófonos balanceados de baja impedancia (LoZ), ofrece un interruptor de selección para bajar el nivel de 10, 20 o 30 dB, y resolver generalmente el problema. (Algunos mezcladores tiene un "adaptador de entrada" conmutable para ayudar a prevenir la sobrecarga en la entrada).

 QUE CARACTERISTICAS TIENE LOS MICROFONOS Y CUAL ES SU CLASIFICASION Para hacer esa conversión se hicieron varias propuestas; de las mas conocidas y usadas hoy en día son los micrófonos de bobina móvil mejor conocidos comomicrófonos dinámicos, que consisten en una membrana sensible a las diferencias de presión pegada a un bobina móvil alrededor de un imán, lo cual al producirse el movimiento en la membrana esta hace que la bobina entre y salga del imán produciendo variaciones de voltaje en las puntas de la misma bobina tal y como nos dice el principio de la ley de Lenz. Los micrófonos dinámicos no necesitan de ninguna alimentación, de hecho estos siempre están funcionando aún y cuando no estén conectados, ya que la membrana siempre es sensible a las diferencias de presión, estos usualmente se utilizan para voz en

vivo y para instrumentos con sonidos fuertes como una tarola o una trompeta por ejemplo. A estos micrófonos se les conoce también como micrófonos duros. Otro tipo de micrófonos usados con frecuencia son los conocidos como micrófonos de condensador, la manera de convertir la energía es con base al principio de funcionamiento de los capacitores, éstos utilizan dos placas paralelas, una de esas placas es fija y la otra es variable dependiendo de las diferencias de presión que capte produciendo fluctuaciones en la carga eléctrica y las cuales deben ser amplificadas. Estos micrófonos para su funcionamiento necesitan de una fuente externa para polarizar las placas paralelas, esta fuente es conocida comúnmente como una fuente fantasma (Phantom Power). Los micrófonos de condensador son muy sensibles a las diferencias de presión y se utilizan comúnmente en aplicaciones como grabación en estudio para voz e instrumentos, y para sonido en vivo son utilizados en sonidos muy finos o de ambiente como pueden ser las secciones de violines y violas, coros y de “over heads” para una batería por ejemplo. Clasificación por Patrón Polar Otra manera de clasificar los micrófonos es por su Patrón Polar que es la forma en que pueden captar el sonido, en algunas ocasiones hemos querido ponerle un micrófono a determinada persona del podium pero el micrófono no solo capta la voz principal sino que escuchamos claramente el murmullo de las personas de junto y esto se puede evitar seleccionando un micrófono con el patrón polar adecuado. Cuando nos interesa captar el sonido que viene de todas direcciones podemos utilizar los micrófonos de patrón Omnidireccional, que como su nombre nos dice (omni – todo) captan el sonido de manera análoga a una esfera y todo lo que este dentro de esta esfera virtual será captado por el micrófono. En ocasiones erróneamente se ponen este tipo de micrófonos para sonido en vivo usando un PA pegado al escenario entonces el micrófono logra captar el sonido que sale de las Speakers y se produce el molesto Feed Back, esta es una de las causas de este fenómeno. Los más usados son los micrófonos de patrón Cardioide estos tienen la particularidad de ser direccionales ya que captan el sonido que viene de frente al micrófono y no sonido que esté detrás de él, la figura característica de este patrón polar es de un corazón que parte de la capsula del micrófono; y se recomienda usar cuando se desee captar el sonido directo de la fuente emisora como puede ser la voz en un concierto, los solistas de las orquestas, etc. Los micrófonos de patrón Supercardioide son más direccionales que los cardioides, se les forma un lóbulo en la parte de atrás del micrófono que también capta el sonido, este lóbulo no afecta tanto la captación del sonido y es muy usado cuando se necesita ser un poco más direccional con la fuente sonora. Los micrófonos también se pueden Clasificar dependiendo de su repuesta en frecuencia es decir existen micrófonos especializados para un bombo, para una armónica, para una voz en vivo o para una voz en estudio, que tiene ciertas características dependiendo el efecto buscado por ejemplo el micrófono para bombo tienen una acentuación en altas

frecuencias para poder captar el ataque o golpe a la membrana, dicho golpe siempre es agudo, y el micrófono tiene una respuesta plana en medias, pero tiene una respuesta variable en bajas frecuencias dependiendo de qué tan próximo se ponga del orificio del bombo y con esto se acentúa mucho las bajas frecuencias o se cortan de tal manera que suene con mas o menos cuerpo, algunas marcas clasifican de esta manera respuesta Plana , Ajustada o Ajustable  QUE CARACTERISTICAS PRESENTAN LOS CIRCUITOS PRE AMPLIFICADORES PARA LA SEÑAL DEL MICROFONO Hay sonidos más fuertes y otros más débiles, el menor sonido que puede discernir un oído normal está en el orden de los 0,00002 Pa (20uPa = micro Pascales o millonésimas de Pascal) y el más elevado en 20 Pa, donde se encuentra el umbral de dolor. Esto da una diferencia entre el mayor y el menor sonido de un millón de veces. Estas cifras son incómodas de manejar, por lo que se utiliza un sistema logarítmico conocido como Nivel de Presión Sonora SPL (Sound Pressure Level), con una referencia de 20uPa (el umbral de audición) tenemos allí el 0dB y el umbral de dolor está en el 120dB (20 Pa, un millón de veces más fuerte). Cuando intentamos grabar algo, por ejemplo una orquesta, veremos que hay instrumentos muy sutiles (violines, p.ej.) y otros que suenan muy fuerte (timbales, p.ej.). La diferencia entre el máximo nivel que se puede grabar y el menor se llama rango dinámico y es una de las características que diferencia un preamplificador malo de uno bueno. En el umbral inferior el límite del preamplificador es el ruido propio. Todo elemento semiconductor genera un cierto ruido térmico provocado por la recombinación de los electrones de la juntura. Los transistores tienen en general poco nivel de ruido, pero los integrados operacionales comunes normalmente los cuadruplican, y aún más con fuentes inductivas de baja impedancia como son los micrófonos. En el otro extremo, la mayor señal que se puede grabar se encuentra con el recorte o clipping de la señal, cuando el preamplificador ya no puede amplificarla más. En este preamplificador se utilizan en la entrada un par de transistores, que nos ofrecen bajo ruido y no tienen problema con la impedancia de entrada del micrófono. Se encargan de dar una pequeña amplificación y de elevar la impedancia a un valor que pueda manejar el operacional, que es muy superior para amplificar señales con ganancia y linealidad. Asimismo la entrada es balanceada, para eliminar los ruidos de masa. En la figura 1 podemos ver un preamplificador común, con una entrada a un micrófono y masa. Allí vemos que junto con la señal del micrófono se suma una señal de ruido, que se induce en el chasis o el cable de entrada del micrófono y es amplificada por el dispositivo junto a la señal que nos interesa. En la figura 2, por el contrario, la señal es dividida y desfasada para entrar a un operacional. Como sabemos, el operacional es un amplificador diferencial, que amplifica la diferencia de las señales. Como la señal de micrófono Vm entra fuera de fase es amplificada, pero la señal de ruido er entra en fase y es rechazada, obteniendo en la salida solamente la señal de micrófono Vm amplificada. Si debemos utilizar este preamplificador con un micrófono desbalanceado, solamente debemos conectar la entrada - a masa.

Otra característica interesante de este preamplificador, que vemos en detalle en la figura 3, es el control de tono compuesto. Vemos que el control de graves y agudos se realiza con un operacional y el de medios con otro operacional invirtiendo la fase 180 grados. Este sistema es superior al convencional donde los tres controles están conectados al mismo operacional porque corrige las diferencias de fase que se producen al pasar el sonido por los filtros que realzan o atenúan las frecuencias, dando entonces un sonido mas natural. ¿Cómo es esto de las diferencias de fase? Veamos la figura 4 donde analizamos un simple y elemental filtro paso bajo. En el primer gráfico vemos que las frecuencias agudas resultan proporcionalmente más atenuadas y en el segundo vemos que la fase va cambiando a medida que se eleva la frecuencia. Este efecto, en un preamplificador complejo, hace que algunas frecuencias se resten y otras se sumen, provocando resonancias o atenuaciones indeseadas, que modifican el timbre de la señal original. Este defecto se conoce como coloración. Otro detalle importante es que antes del control de tono tenemos un HPF (High Pass Filter) o filtro paso alto, que atenúa todas las frecuencias inferiores a 40 Hz. Este filtro se intercala para eliminar las frecuencias subsónicas que el oído humano no escucha pero hace desplazar el cono de los altoparlantes a niveles peligrosos, recalentando los transistores finales. Atenúa asimismo el “popeo” al hablar cerca del micrófono y los ruidos del viento en emisiones al aire libre. Recuerden utilizar capacitares de poliéster de buena calidad para el filtro. El preamplificador cuenta con una fuente partida regulada. En el caso de querer armar una consola mezcladora con varios de estos dispositivos podremos utilizar una sola fuente cada seis preamplificadores, esto es: montamos los componentes de la fuente sólo en una plaqueta y a las otras cinco les conectamos la masa, el positivo y el negativo con sendos cablecitos que tomamos de la salida de los reguladores. En la figura 5 tenemos el dibujo de la placa de circuito impreso y el detalle de la ubicación de los componentes sobre la plaqueta. Un detalle práctico a tener en cuenta en el montaje, es medir los transistores con un multímetro antes de conectarlos, porque hemos encontrado transistores BC548 de dudosa procedencia que vienen con las patitas mal distribuídas. Si no consiguen de los buenos prueben adquirir BC546 y BC556. En la figura 6 les ofrezco un circuito para avisar que se está por superar la capacidad de amplificación del dispositivo. Normalmente, la salida de este tipo de aparatos es de +4dBu (1,23V sobre 600 ohms) y lo máximo que puede amplificar es 23dBu =12V (la tensión de fuente). Por lo que decimos que el equipo tiene un margen de sobrecarga o headroom de casi 20dB. En este caso, si el LED enciende (en la jerga “pica”que es un verbo inventado por los sonidistas para expresar que enciende la luz de “peak”) no significa que esté distorsionando, pero sí lo hará a los próximos 10dB (3,16 veces más).

 OBTENER EL ESQUEMA CON VALORES DE COMPONENTES DE UN PREAMPLIFICADOR DE AUDIO CON CONTROLES DE TONALIDAD

CONSEGUIR EL MATERIAL NECESARIO PARA IMPLEMENTAR EN LABORATORIO

 OBTENER EL ESQUEMA CON VALORES DE COMPONENTES DE UN PREAMPLIFICADOR PARA MICROFONO CONSEGUIR EL MATERIAL NECESARIO PARA IMPLEMENTAR EN LABORATORIO

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LABORATORIO DE TELECOMUNICACIONES 1 PRE-IMFORME 4 IMPLEMENTACION DE PRE-AMPLIFICADORES Y CONTROLES DE TONALIDAD

GRUPO 9

DOC: LIC. Juan Carlos Inca flores INTEGRANTES Mamani Juan

CI:

Choque Callisaya Vladimir Garry

CI:

Cuentas Chambi Leonardo Alvaro

CI: 8359702 LP

Mamani Chambilla Wilmer

CI:

Fecha de Entrega: 10 de octubre

2014