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Ecualizador de audio




Enviado por rinconsebastian



    1. Objetivos
    2. Marco
      teórico
    3. Filtros
    4. Resonancia
    5. Ecualizador
    6. Funcionamiento
    7. Función de
      transferencia
    8. Circuito
      impreso
    9. Bibliografía

    OBJETIVOS

    Diseñar un ecualizador por medio del cual
    lograremos dar una verdadera utilidad a los
    conocimientos obtenidos en el presente curso.

    Ser capaces de filtrar 5 rangos de frecuencias distintas
    de una señal compuesta por gran cantidad de las mismas,
    como lo es el sonido.

    Desarrollar habilidades para la elaboración de
    circuitos
    electrónicos que funcionen con señales
    alternas.

    MARCO TEORICO

    El amplificador operacional es un
    dispositivo lineal de propósito general el cual tiene
    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 por su entrada diferencial y una ganancia muy alta,
    generalmente mayor que 105 equivalentes a
    100dB

    El A.O es un amplificador de alta ganancia directamente
    acoplado, que en general se alimenta con fuentes
    positivas y negativas, lo cual permite que tenga excursiones
    tanto por arriba como por debajo de tierra (o el
    punto de referencia que se considere).

    El nombre de Amplificador Operacional proviene de una de
    las utilidades básicas de este, como lo son realizar
    operaciones
    matemáticas en computadores
    analógicos (características operativas).

    El Amplificador Operacional ideal se caracteriza
    por:

    1. Resistencia de entrada,(Ren),
      tiende a infinito.
    2. Resistencia de salida, (Ro), tiende a
      cero.
    3. Ganancia de tensión de lazo abierto,
      (A), tiende a infinito
    4. Ancho de banda (BW) tiende a
      infinito.
    5. vo = 0 cuando v+ =
      v-

    Ya que la resistencia de
    entrada, Ren, es infinita, la corriente en cada
    entrada, inversora y no inversora, es cero. Además el
    hecho de que la ganancia de lazo abierto sea infinita hace que la
    tensión entre las dos terminales sea cero, como se
    muestra a
    continuación:

     

    FILTROS

    Un filtro eléctrico o electrónico
    es un elemento que discrimina una determinada frecuencia
    o gama de frecuencias de una señal eléctrica
    que pasa a través de él, pudiendo modificar tanto
    su amplitud como su fase.

    Función De
    Transferencia
    .

    Ésta determina la forma en que la señal
    que aplicamos cambia en amplitud y en fase al atravesar el
    filtro. La función de
    transferencia elegida tipifica el filtro. Algunos filtros
    habituales son:

    • Filtro de Butterworth, con una banda de paso suave y
      un corte agudo
    • Filtro de Tschebyschef, con un corte agudo pero con
      una banda de paso con ondulaciones
    • Filtros elípticos o de Cauer, que consiguen
      una zona de transición más abrupta que los
      anteriores a costa de oscilaciones en todas sus
      bandas
    • Filtro de Bessel, que, en el caso de ser
      analógico, aseguran una variación de fase
      constante

    Se puede llegar a expresar matemáticamente la
    función de transferencia en forma de fracción
    mediante las transformaciones en frecuencia adecuadas. Se dice
    que los valores
    que hacen nulo el numerador son los ceros y los que hacen nulo el
    denominador son polos.

    El número de polos y ceros indica el orden del
    filtro y su valor
    determina las características del filtro, como su
    respuesta en frecuencia y su estabilidad.

    Orden

    El orden de un filtro describe el grado de
    aceptación o rechazo de frecuencias por arriba o por
    debajo, de la respectiva
    frecuencia de corte. Un filtro de primer
    orden, cuya frecuencia de corte sea igual a (F) presentará
    una atenuación de 6dB a
    la primera octava (2F), 12dB a la segunda octava (4F), 18dB a la
    tercer octava (8F) y así sucesivamente. Uno de segundo
    orden tendría el doble de pendiente (representado en
    escala
    logarítmica).

    Esto se relaciona con los polos y ceros: los polos hacen
    que la pendiente suba con 20dB y los ceros que baje, de esta
    forma los polos y ceros pueden compensar su efecto.

    Para realizar filtros analógicos de
    órdenes más altos se suele realizar una
    conexión en serie de filtros de 1º o 2º orden
    debido a que a mayor orden el filtro se hace más complejo.
    Sin embargo en el caso de filtros digitales es habitual obtener
    órdenes superiores a 100.

    Tipos de filtro

    Atendiendo a sus componentes constitutivos, naturaleza de
    las señales que tratan, respuesta en frecuencia y método de
    diseño
    los filtros se clasifican en los distintos grupos que a
    continuación se indica.

    Según respuesta
    frecuencia

    Filtro paso bajo: Es aquel que permite el
    paso de frecuencias bajas, desde frecuencia 0 o continua hasta
    una determinada. Presentan ceros a alta frecuencia y polos a
    bajas frecuencia.

    Filtro pasó alto Es el que permite
    el paso de frecuencias desde una frecuencia de corte determinada
    hacia arriba, sin que exista un límite superior
    especificado. Presentan ceros a bajas frecuencias y polos a altas
    frecuencias.

    Filtro pasó banda: Son aquellos que
    permiten el paso de componentes frecuenciales contenidos en un
    determinado rango de frecuencias, comprendido entre una
    frecuencia de corte superior y otra inferior.

    Filtro elimina banda: Es el que dificulta
    el paso de componentes frecuenciales contenidos en un determinado
    rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte
    superior y otra inferior.

    Filtro multibanda: Es que presenta varios
    rangos de frecuencias en los cuales hay un comportamiento
    diferente

    Filtro variable: Es aquel que puede
    cambiar sus márgenes de frecuencia

    Filtros activos y
    pasivos

    Filtro pasivo: Es el constituido
    únicamente por componentes pasivos como
    condensadores, bobinas
    y
    resistencias.

    Filtros activos: Es aquel que puede
    presentar ganancia en toda o parte de la señal de salida
    respecto a la de entrada. En su implementación se combinan
    elementos activos y pasivos. Siendo frecuente el uso de

    amplificadores operacionales, que permite
    obtener resonancia y un elevado factor
    Q sin el empleo de
    bobinas.

    Filtros
    analógicos o digitales

    Atendiendo a la naturaleza de las señales
    tratadas los filtros pueden ser:

    Filtro analógico: Diseñado
    para el tratamiento de señales
    analógicas

    Filtro digital: Diseñado para el
    tratamiento de señales digitales.

    RESONANCIA

    fenómeno que se produce en un circuito en el que
    existen elementos reactivos (bobinas y condensadores)
    cuando es recorrido por una
    corriente alterna de una frecuencia
    tal que hace que la reactancia
    se anule, en caso de estar ambos en serie o se haga
    máxima si están en paralelo..

    ECUALIZADOR

    Es un dispositivo que modifica el contenido en
    frecuencias de la señal
    que procesa (por ejemplo una canción). Es decir,
    cambia las amplitudes de sus coeficientes de Furrier
    lo que se traduce en diferentes volúmenes para cada
    frecuencia.

    De un modo doméstico generalmente se usa para
    reforzar ciertas bandas de frecuencias, ya sea para compensar la
    respuesta del equipo de audio (amplificador
    + parlantes)
    o para ajustar el resultado a gustos personales.

    "explicación de los sonidos que se encuentran en
    cada rango de frecuencias"

    63 Hz

    Destaca los sonidos graves masivos como los de
    tambores, órganos, etc. Da sensación de
    grandiosidad

    125 Hz

    Subiendo da sensación de plenitud. Si
    bajas aumenta la transparencia.

    250Hz

    Bajando el mando disminuye posible
    eco.

    500 HZ

    Aumenta la fuerza
    del sonido. Si se baja da la sensación de que el
    sonido no es completo.

    1 KHZ

    Actúa sobre la voz del cantante. se puede
    dejar casi inaudible

    2 kHz

    Estimula el oído. Puede dar sensación
    metálica, entonces hay que disminuirlo.

    4 kHz

    Si está muy alto puede dar también
    sensación metálica y dura.

    8 kHz

    Aumenta la brillantez de instrumentos de cuerda
    y viento.

    16 kHz

    Aumenta la presencia de sonidos sutiles, como
    platillos, triángulos, etc.

    DISEÑO

    Para el diseño de este ecualizador decidimos
    Utilizar filtros pasa banda "angosta" activos, pues son los que
    mejor se adecuan y nos permiten solucionar de una mejor forma el
    problema planteado.

    La resistencia de entrada del filtro queda establecida
    con la resistencia, con la resistencia de retroalimentación 2R se garantiza
    una ganancia máxima de 1 en la frecuencia de resonancia
    fc.

    Ajustando Rf es posible cambiar o realizar ajustes finos
    a la frecuencia de resonancia, sin modificar la ganancia o el
    ancho de banda.

    FUNCIONAMIENTO

    El funcionamiento de este filtro de banda angosta se
    caracteriza por las siguientes ecuaciones.

    B = (0.1591)/(RC) B= Fc/Q

    ESQUEMA GENERAL DEL ECUALIZADOR.

    Tanto en la entrada como el la salida el ecualizador
    tiene un sumador o mezclador de audio, para garantizar la entrada
    y la salida de una única señal
    compuesta.

    También cada banda cuenta con un seguidor de
    voltaje cuya función principal es la de aislar en cierto
    modo la señal de entrada de la señal de
    salida.

    FUNCION DE
    TRANSFERENCIA

    CALCULOS DE LOS FILTROS PASA BANDA:

    Primero

    R= 20K

    C= 100n FC= 97.427 Hz

    Rf= 10K B= 79.55 Hz

    Segundo

    R= 20K

    C= 22n FC= 442.85 Hz

    Rf= 10K B= 361.590 Hz

    Tercero

    R= 10K

    C= 10n FC= 1590.99 Hz

    Rf= 10K B= 1591 Hz

    Cuarto

    R= 2K

    C= 10n FC= 7954.9 Hz

    Rf= 2K B= 7955 Hz

    Quinto

    R= 1K

    C= 10n FC= 15909.902 Hz

    Rf= 10K B= 15910Hz

    CIRCUITO
    IMPRESO

    BIBLIOGRAFIA

    http://www.uv.es/~marinjl/electro/ao.htm
    Tomado 30 de noviembre de 2005


    http://64.233.187.104/search?q=cache:s1qs466xMjgJ:perso.wanadoo.es/chyryes/circuitos/ecual.htm+ECUALIZADOR&hl=es

    Tomado 30 de noviembre de 2005

    http://rt001w60.eresmas.net/optimizando_el_sistema.htm
    Tomado 30 de noviembre de 2005

    http://es.wikipedia.org
    Tomado 30 de noviembre de 2005

    Robert F. Coughlin; Amplificadores operacionales y
    circuitos
    integrados lineales;

    Prentice Hall Hispanoamérica sa.; 1993

    Richard C. Dorf; Circuitos
    Eléctricos Quinta Edición; Alfaomega; 2003

     

     

    FELIX SEBASTIAN RINCON TOBO

    NATALIA MOLANO

    CIRCUITOS 2

    BOGOTA

    2005

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