No tutorial anterior, aprendemos como projetar um equalizador de áudio. Aqui, abordaremos como projetar um mixer de áudio. Um mixer de áudio é um dispositivo eletrônico que processa, combina e modifica sinais de áudio em formato digital ou analógico. Normalmente, ele possui um botão de volume separado para cada fonte, incluindo entrada e saída.
Sinais analógicos e digitais podem ser combinados por diferentes tipos de mixers de áudio. Na forma digital, os sinais de áudio analógicos são codificados de modo que a informação contida no sinal se torne independente da amplitude do sinal. DTécnicas de processamento de sinal digital são usadas para combinar os sinais de áudio analógicos e, normalmente, um amplificador operacional (amplificador operacional) é usado.
Um mixer de áudio de dois canais.
Para este projeto, projetaremos um mixer de áudio de dois canais, que combina dois sinais em um. Uma das fontes de áudio será retirada de um smartphone e a outra será de um microfone. O áudio do microfone será amplificado até o nível de linha por um pré-amplificador antes de ser combinado com o áudio do smartphone usando um circuito amplificador operacional.
O áudio combinado será então reproduzido em um alto-falante. Assim, por exemplo, será possível mixar vocais com uma trilha de áudio ao usar este mixer. Isto pode ser usado para gravação de áudio, shows, trabalhos relacionados a DJs e para anúncios públicos.
Um pré-amplificador e um amplificador de potência são os principais blocos de construção do circuito. Usaremos alguns termos comuns associados a amplificadores e filtros de áudio, que são abordados aqui.
Componentes necessários
Conexões de circuito
O mixer de áudio combina dois ou mais sinais de áudio usando um summer, que mistura vários sinais de entrada junto. Estes sinais misturados são, então, amplificados através de um amplificador de potência na saída para um som combinado.
Este circuito mixer de áudio é construído através da montagem dos seguintes componentes:
Fonte de energia – O pré-amplificador do microfone requer 5 Vcc e o amplificador de potência é alimentado por 9 Vcc no circuito.
Smartphone – Para receber áudio do smartphone, um conector de áudio de 3,5 mm deve estar conectado a ele. A tomada deve ter três fios: um para o terra, um para o canal esquerdo e um terceiro para o canal direito. Neste circuito, apenas um dos canais é utilizado como fonte de áudio. O fio terra do conector está conectado ao terra comum do circuito.
Um conector de áudio de 3,5 mm.
Controle de volume – Para controlar a entrada de volume através do smartphone, um resistor variável (“RV1” no diagrama de circuito) é conectado entre o conector de áudio e o amplificador de potência. Ajustando este resistor é possível ajustar o volume do smartphone.
Microfone – Um microfone de eletreto, um tipo de microfone baseado em capacitor eletrostático, é usado como fonte de entrada para o segundo sinal de áudio (já que há dois). Requer uma tensão de polarização entre 1 a 5 V para alimentar o buffer FET embutido, que possui uma resistência de entrada extremamente alta e uma resistência de saída baixa.
Normalmente, este microfone é alimentado por 1 V a 5 V DC através de um resistor com valor entre 1K e 10K ohms. Portanto, deve haver tensão suficiente no pino de polarização do microfone para que ele possa obter o sinal de áudio.
Um microfone de eletreto.
No diagrama de circuito, uma rede divisora resistiva (“R1” e “R2” no diagrama de circuito) é usada para garantir que o microfone tenha uma tensão fixa. Um capacitor de 10 uF (“C1”) é conectado no ponto de junção do resistor, o que ajuda a manter a tensão para um dos pinos do microfone (o outro está conectado ao terra comum). Você pode euganhe mais sobre microfones aqui.
CI MAX4468
Um diagrama de pinos do IC MAX4468.
Para este projeto, o IC é utilizado como amplificador inversor, que possui realimentação negativa. Isso o torna uma escolha melhor do que um amplificador não inversor. Isso ocorre porque o amplificador inversor altera a fase da saída (amplitude do sinal) em 180 graus com a entrada (amplitude do sinal).
No entanto, esta inversão de fase não afeta o sinal de áudio, pois os humanos responderão apenas à intensidade do som. A intensidade é a energia que flui através de uma área em um determinado tempo, expressa em joule/s/m2. A energia da onda é proporcional ao quadrado de sua amplitude.
Assim, para uma área unitária, a intensidade também é proporcional ao quadrado da amplitude.
Eu A2
Você notará que mudar o sinal da onda não tem efeito sobre I.
Como funciona:
- Para fornecer polarização DC ao pino não inversor do amplificador, um capacitor de 0,01 uF (“C3”) é conectado junto com uma rede divisora de resistores no pino 3 do IC.
- Um capacitor de 0,1 uF (“C2”) é conectado ao pino de entrada inversora do IC para fornecer o desacoplamento do sinal CA do CC.
- Um capacitor de 47 pF (“C4”) altera a resposta de frequência do amplificador e, em alta frequência, atua como um curto-circuito, permitindo que o sinal passe pelo resistor R2. Isso significa que o ganho do amplificador é reduzido quando em alta frequência. E, quando em baixa frequência, esse capacitor atua como um circuito aberto, portanto não afeta o ganho. Essencialmente, ele serve como um filtro passa-alta no circuito.
O circuito de aplicação típico (conforme folha de dados do MAX4468) é usado para projetar o pré-amplificador.
A saída de linha é extraída do pino 8 do IC.
O diagrama de circuito do pré-amplificador de áudio de microfone baseado em IC MAX4468.
Um perfil do pré-amplificador de áudio de microfone baseado em IC MAX4468.
Controle de volume – Para controlar o entrada de volume através do microfone, um resistor variável (“RV2”) deve ser conectado entre o pino de saída do pré-amplificador e o amplificador de potência. Ajustando este resistor, o volume do microfone pode ser ajustado.
Summer e o amplificador de potência LM386 – As duas fontes de áudio (o microfone e a trilha de áudio) requerem um verão para mixagem. O IC LM386 servirá como amplificador de verão e de potência.
O LM386 é um IC amplificador de potência de áudio de baixa tensão, que opera em uma tensão que varia de 4 a 12 V. Neste circuito, o IC recebe uma tensão de polarização de 9 V. O IC pode acionar uma carga com impedância variando de 4 a 32 ohms, o que é adequado para o alto-falante de saída, pois possui 8 ohms de impedância.
Internamente, o ganho de tensão do IC é definido como 20 (26 dB), mas pode ser definido entre 20 (26 dB) e 200 (46 dB) conectando uma combinação adequada de resistor e capacitor entre os pinos 1 e 8.
O IC possui 8 pinos em um pacote PDIP com as seguintes configurações:
O CI LM386 diagrama de pinos.
Seu circuito interno pode ser representado por este diagrama funcional:
Este IC é um amplificador operacional com ganho de tensão que pode ser ajustado usando um circuito RC adequado entre seus pinos de configuração de ganho. Com os pinos de configuração de ganho abertos, o ganho de tensão do amplificador pode ser ajustado internamente para 20 (26 dB) e o ganho do amplificador será 20.
CI LM-386
Aqui está o que você precisa saber sobre a configuração dos pinos:
- O pino 2 é o pino de entrada inversora, que está aterrado.
- O pino 3 é o pino de entrada não inversor que alimenta o sinal de áudio de ambas as fontes.
- Um capacitor de filtro de 100 uF (“C7”) é usado para remover quaisquer ondulações de alta frequência na entrada.
- O pino 4 é o pino de aterramento, que está conectado ao aterramento comum.
- O pino 5 é o pino de saída do IC e está conectado a um capacitor de 1000 uF (“C11”) para bloquear qualquer componente DC. Os componentes DC (como aparecem no caso de efeito clipping) podem danificar o alto-falante conectado na saída do circuito.
- O pino 6 é o pino da fonte de alimentação do IC e está conectado a 9V de DC.
- Um circuito de filtro RC que consiste em um resistor de 10 ohms (“R7”) e um capacitor de 0,05 uF (“C10”) é usado no pino de saída. Isso é chamado de rede Zobel, que garante a impedância do alto-falante estabilizando a frequência e as oscilações na saída. Se o capacitor C10 e o resistor R7 fossem trocados, não seria mais uma rede Zobel, mas a impedância de saída ainda permaneceria constante.
- O pino 7, o pino do terminal de bypass, é aterrado usando um capacitor para melhorar a estabilidade da saída do amplificador.
O diagrama de circuito de um amplificador de potência de áudio de 1 watt.
O circuito amplificador deve ficar assim:
O LM386 também é usado para escolher a potência de saída do circuito mixer. Para este projeto fornecerá uma potência de aproximadamente 700 mW para uma carga de 8 E com tensão de alimentação de 9V.
caixas de som – Um alto-falante com potência de 10 watts e 8 ohms de impedância é usado como carga na saída do amplificador. O alto-falante está conectado ao pino 5 do IC, que também é o pino de saída do LM386. O fio terra do alto-falante está conectado ao terra comum.
Como a potência de saída do circuito é de cerca de 1 watt, um alto-falante com no mínimo 1 watt ou mais deve ser usado. Aqui, usamos um alto-falante 8E de 10 watts. Um resistor variável (“RV3”) é conectado antes do alto-falante para ajustar o volume de saída.
Você pode aprender mais sobre alto-falantes aqui.
Segurança primeiro
Ao montar este circuito, siga estes cuidados…
1. Sempre use o capacitor de filtragem no terminal de entrada da fonte de alimentação para evitar ondulações indesejadas.
2. Selecione um alto-falante igual ou de alta potência como potência de saída do amplificador.
3. Use um capacitor em série na saída do amplificador para bloquear quaisquer componentes DC.
4. Empregue a rede Zobel para estabilidade de frequência.
5. Calcule a potência máxima do amplificador antes conectando-o ao alto-falante. O valor prático pode diferir do valor teórico.
6. Verifique novamente a classificação de potência do IC LM386 consultando sua folha de dados, pois diferentes empresas têm classificações diferentes.
7. Evite cortar o sinal de saída, pois isso pode danificar o alto-falante.
8. Coloque os componentes o mais próximos possível uns dos outros para reduzir o ruído no circuito.
Como funciona o circuito
Este circuito mixer recebe áudio de duas fontes diferentes: um smartphone e um microfone. Um pré-amplificador MAX4468 é usado para amplificar a entrada de áudio do microfone para o nível de linha antes de direcioná-lo para o amplificador de potência.
O áudio de ambas as fontes é alimentado no pino não inversor do IC do amplificador de potência. O amplificador também funciona como verão e combina os dois sinais de áudio. As formas de onda de áudio do microfone, conector de áudio e pino de saída do amplificador de potência podem ser observadas conectando pontas de prova CRO.
A forma de onda de áudio do microfone é:
A forma de onda de áudio do smartphone é:
A forma de onda mista do amplificador de potência é:
