Objetivo
El objetivo es realizar un amplificador de audio agregándole un amplificador usando diversos componentes como un circuito operacional entre otros por medio de los arreglos básicos con potenciómetros, capacitores, resistores entre otros.
Marco teórico
Un ecualizador es un dispositivo que procesa señales de audio.
Modifica el contenido en frecuencias de la señal que procesa. Para ello, cambia las amplitudes de sus coeficientes de Fourier, lo que se traduce en diferentes volúmenes para cada frecuencia. Con esto se puede variar de forma independiente la intensidad de los tonos básicos.
Ciertos modelos de ecualizadores gráficos actúan sobre la fase de las señales que procesan, en lugar de actuar sobre la amplitud.
De un modo doméstico generalmente se usa para reforzar ciertas bandas de frecuencias, ya sea para compensar la respuesta del equipo de audio (amplificador + altavoces) o para ajustar el resultado a gustos personales.
Los hay analógicos y digitales, activos o pasivos, paramétricos, gráficos y para gráficos. Los ecualizadores profesionales suelen tener, al menos, 10 bandas. Las normas ISO establecen que las bandas de frecuencia han de ser, al menos, 31, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 y 16 000 Hercios.
Estas bandas de frecuencias básicas son controladas por un farde (u otro potenciómetro o control alternativo) que puede atenuar o introducir ganancia hasta en 12 dB, o aún más. Para evitar distorsión por saturación ("clipping"), cada fader cuenta con un diodo LED, que se enciende justo antes de que se recorte la señal.
Los ecualizadores están muy relacionados con los mezcladores ecualizadores y mezcladores.
Impedancia
La impedancia es la resistencia (oposición) que presenta cualquier dispositivo al paso de una corriente, en este caso alterna.
Factor de amortiguación
Indica la relación entre la impedancia nominal del altavoz a conectar y la impedancia de salida del amplificador (la eléctrica que realmente presenta en su salida).
Cuanto mayor sea el factor de amortiguamiento mejor, pero por encima de doscientos, puede significar que el amplificador está deficientemente protegido contra cargas reactivas que pueden deteriorarlo.
Potencia de salida
Si el amplificador es estéreo, hay que tener en cuenta si esa potencia se refiere a cada uno de los canales o a ambos. Por ello, en las especificaciones técnicas, se añade una de estas dos indicaciones:
con los dos canales alimentados.
por canal.
En los equipos que permiten modificar la impedancia de entrada, también hay que tener en cuenta las modificaciones que el variar este parámetro introducen en la potencia. En este caso, se hacen aproximaciones cercanas, nunca son absolutas, porque, en el estado actual de los amplificadores, esto no es posible.
(en un amplificador ideal, debería ser justamente estos 350 W).
Dentro de la potencia se diferencia entre potencia nominal y potencia de pico.
Potencia máxima
Potencia máxima eficaz, o potencia media a régimen continuo es la potencia eléctrica real verificable con instrumentos que puede proporcionar la etapa de salida durante un minuto a una frecuencia de 1 kHz (kilo hertzio) sobre la impedancia nominal especificada por el fabricante (normalmente 4, 6 u 8 Ohmios) y viene dada por la expresión
Potencia máxima útil
La potencia eficaz está limitada por la distorsión del equipo, ya que esta crece con la potencia, de modo que se especifica la potencia útil a un nivel de distorsión nominal, como 1, 2 ó 5% (10% en amplificadores de baja calidad) o menos de 0.25% en otros de alta calidad, esta medida es inferior a la anterior.
Potencia de pico, admisible o musical
Potencia máxima impulsiva (un pico de señal'), que puede soportar cada cierto tiempo el amplificador antes de deteriorarse.
Algunos fabricantes en lugar de especificar la potencia nominal, especifican la potencia de pico, para maquillar el alcance del amplificador, pues la potencia de pico siempre es superior a la potencia nominal. Hay que estar alerta a este detalle y tener en cuenta que la potencia de pico de un amplificador es 1,4142 (raíz cuadrada de 2) veces su valor nominal.
Relación señal/ruido
Hace referencia al voltaje de ruido residual a la salida y se expresa en dB.
Para que la relación señal /ruido esté por debajo del umbral de audición, debe ser de al menos 100 dB. Mayor, 110 dB, en el caso los amplificadores de alta potencia (por encima de los 200 vatios).
Acoplamiento
Indica la forma en que el amplificador está conectado al altavoz. Puede haber varios modos:
"acoplamiento directo", cuando ambos están acoplados directamente. Este permite la mejor respuesta en frecuencia y el mayor rendimiento en cuanto a potencia entregada a la carga.
"acoplamiento inductivo", cuando el amplificador y su carga están acoplados mediante un transformador.
"acoplamiento capacitivo", si el acoplamiento se realiza mediante condensadores.
Internamente, el amplificador funciona con tensión continua, pero a la salida convierte la señal en corriente alterna. Cuando conectamos directamente un amplificador con el altavoz, este acoplamiento directo debe hacerse de forma que la corriente continua residual (DC offset) sea lo más baja posible, no superando los 40 kilovoltios. (Los más habituales están en 15 milivoltios).
Respuesta en frecuencia
Calcula el límite dentro del cual el amplificador responde de igual forma (respuesta plana) a las audiofrecuencias (20 a 20.000 Hz) con una potencia muy baja.
La respuesta en frecuencia en los amplificadores se mide en dB tomando como referencia potencia de 1 vatio con una impedancia de 8 ohmios. Para obtener una óptima respuesta en frecuencia, ésta debe estar en torno a 5 dB por encima (+ 5 dB) o por abajo (- 5 dB).
Ganancia
Es la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada de la señal. Se expresa siempre como una relación logarítmica, y la unidad suele ser el dB, esto es, diez veces el logaritmo decimal del cociente entre potencias (si se relaciones tensiones, sería veinte veces en lugar de diez debido a que la potencia es proporcional al cuadrado de la tensión).
DIAGRAMA DEL PROYECTO
Implementación del circuito
En este circuito podemos ver como el amplificador se divide en dos tanto el ecualizador (el circuito de la parte inferior) y el amplificador (circuito de la parte superior).
En la parte del amplificador es donde la bocina junto con un amplificador operacional en conjunto con resistores y capacitores nivela la carga de voltaje. Donde en este es donde va la entrada directa de voltaje.
En la parte del ecualizador el circuito cuenta con 3 potenciómetros que son los que regularan los decibeles en el sonido, en donde un potenciómetro de 10k unirá a ambos circuitos, el cual será el volumen maestro.
En la parte del circuito ecualizador es donde se encontrara el R11 es donde ocurrirá esta la entrada de audio donde la corriente primero pasara por el ecualizador y posteriormente al amplificador
DIAGRAMA ISHIKAWA
Problemática durante la realización
Los primeros problemas que tuvimos fueron con los valores de las resistencias ya que los valores a 3w ya no son muy comerciales por lo que tuvimos que buscar otros valores que no afectaran la modulación del ecualizador, por lo que se usaron resistencias a 10w y 2w.
El siguiente problema aparente fuel la implementación de los potenciómetros ya que al parecer la variación en el sonido solo se pudo realizar hasta un cierto punto donde después no podía variar más el valor por lo que cambiamos a potenciómetros más grandes de 50k.
Lo primero que se pudo notar al conectar un dispositivo a la entrada del audio, para tener la posibilidad de manipular el audio tan como ecualizarlo el volumen desde la entrada tiene que estar al máximo ya que de otra forma no se podía percibir el cambio en el audio, y comprobamos que la bocina en la salida del circuito no fue el problema por lo que al parecer lo que ayudo a resolver esta problemática fue cambiar los capacitores además de los potenciómetros a un valor más grande.
Especificaciones de componentes
Potenciómetro
Es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie. Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se utilizan los resistores, que pueden disipar más potencia.
Amplificador operacional
El amplificador operacional es un dispositivo lineal de propósito general el cual tiene la capacidad de manejo de señal desde f=0 Hz hasta una frecuencia definida por el fabricante, tiene además límites de señal que van desde el orden de los nV, hasta unas docenas de voltio (especificación también definida por el fabricante). Los amplificadores operacionales se caracterizan pero su entrada diferencial y una ganancia muy alta, generalmente mayor que 105 equivalentes a 100dB
Resistencia cerámica (10w)
Componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito.
Desarrollo del proyecto. Cronograma
1. Consiguiendo los materiales donde muchos valores tanto de resistencias como capacitaros no eran valores comerciales buscamos valores próximos que no afectaran al funcionamiento
3. Comenzamos a armar primero el ecualizador
4. Colocando las partes a tierra con las resistencias
5. Ecualizador terminado
6. Inicio del armado de la parte del amplificador
7. Colocando las resistencias
8. conectando amplificadores operacionales
9. conectando entradas y salidas de audio al circuito
10. Circuito terminado y conectado a la fuente
Conclusiones
Sergio
La implementación de circuitos operacionales funciona con la variación de voltaje dentro de un amplificador de audio en conjunto con resistores que tengan una capacidad de tolerancia mayor como los cerámicos, además del uso del potenciómetro para la variación de los decibeles en el ecualizador donde se puede apreciar el aumento de volumen.
Miguel
Este circuito cuenta con componentes que analizamos a lo largo de todo el curso como el caso del amplificador operacional además del potenciómetro que en este caso es el que permite la variación de sonido en el ecualizador. Mediante de este proyecto se puede observar como la variación de corriente puede dar resultados en audio.
Autor:
Ramirez Perez Sergio A.
Rodriguez Lopez Jose Miguel
PROYECTO:
AMPLIFICADOR DE AUDIO
PROFESOR:
SANTILLAN LUNA RAUL
FIGUEROA DEL PRADO FELIPE
GRUPO:
2CV9
FECHA DE ENTREGA:
02/12/2011