En el tutorial anterior, aprendimos cómo diseñar un ecualizador de audio. Aquí cubriremos cómo diseñar un mezclador de audio. Un mezclador de audio es un dispositivo electrónico que procesa, combina y modifica señales de audio en formato digital o analógico. Normalmente, tiene una perilla de volumen separada para cada fuente, incluidas la entrada y la salida.
Las señales analógicas y digitales se pueden combinar mediante diferentes tipos de mezcladores de audio. En forma digital, las señales de audio analógicas se codifican de modo que la información contenida en la señal se vuelve independiente de la amplitud de la señal. D Se utilizan técnicas de procesamiento de señales digitales para combinar las señales de audio analógicas y, por lo general, se utiliza un amplificador operacional (amplificador operacional).
Un mezclador de audio de dos canales.
Para este proyecto, diseñaremos un mezclador de audio de dos canales, que combina dos señales en una. Una de las fuentes de audio se tomará desde un teléfono inteligente y la otra será desde un micrófono. El audio del micrófono se amplificará al nivel de línea mediante un preamplificador antes de combinarlo con el audio del teléfono inteligente mediante un circuito amplificador operacional.
El audio combinado se reproducirá a través de un altavoz. Así, por ejemplo, será posible mezclar voces con una pista de audio utilizando este mezclador. Esto se puede utilizar para grabaciones de audio, conciertos, trabajos relacionados con DJ y para anuncios públicos.
Un preamplificador y un amplificador de potencia son los componentes principales del circuito. Usaremos algunos términos comunes asociados con amplificadores y filtros de audio, que se tratan aquí.
Componentes necesarios
Conexiones de circuito
El mezclador de audio combina dos o más señales de audio mediante un mezclador, que mezcla múltiples señales de entrada . Estas señales mezcladas luego se amplifican a través de un amplificador de potencia en la salida para obtener un sonido combinado.
Este circuito mezclador de audio se construye ensamblando los siguientes componentes:
Fuente de alimentación : el preamplificador de micrófono requiere 5 V CC y el amplificador de potencia se alimenta con 9 V CC en el circuito.
Teléfono inteligente : para recibir audio desde su teléfono inteligente, se debe conectar un conector de audio de 3,5 mm. El tomacorriente debe tener tres cables: uno para tierra, uno para el canal izquierdo y un tercero para el canal derecho. En este circuito, sólo uno de los canales se utiliza como fuente de audio. El cable de tierra del conector está conectado a la tierra común del circuito.
Un conector de audio de 3,5 mm.
Control de volumen: para controlar la entrada de volumen a través del teléfono inteligente, se conecta una resistencia variable (“RV1” en el diagrama del circuito) entre el conector de audio y el amplificador de potencia. Ajustando esta resistencia es posible ajustar el volumen del teléfono inteligente.
Micrófono: se utiliza un micrófono electret, un tipo de micrófono basado en condensador electrostático, como fuente de entrada para la segunda señal de audio (ya que hay dos). Requiere un voltaje de polarización de entre 1 y 5 V para alimentar el búfer FET incorporado, que tiene una resistencia de entrada extremadamente alta y una resistencia de salida baja.
Normalmente, este micrófono se alimenta de 1 V a 5 V CC a través de una resistencia con un valor entre 1K y 10K ohmios. Por lo tanto, debe haber suficiente voltaje en el pin de polarización del micrófono para que pueda obtener la señal de audio.
Un micrófono electreto.
En el diagrama del circuito, se utiliza una red divisoria resistiva (“R1” y “R2” en el diagrama del circuito) para garantizar que el micrófono tenga un voltaje fijo. Se conecta un condensador de 10 uF (“C1”) en el punto de unión de la resistencia, lo que ayuda a mantener el voltaje en una de las clavijas del micrófono (la otra está conectada a tierra común). Puede obtener más información sobre los micrófonos aquí.
IC MAX4468
Un diagrama de pines del IC MAX4468.
Para este proyecto, el IC se utiliza como amplificador inversor, que tiene retroalimentación negativa. Esto lo convierte en una mejor opción que un amplificador no inversor. Esto se debe a que el amplificador inversor cambia la fase de la salida (amplitud de la señal) en 180 grados con la entrada (amplitud de la señal).
Sin embargo, esta inversión de fase no afecta la señal de audio, ya que los humanos sólo responderán a la intensidad del sonido. La intensidad es la energía que fluye por un área en un tiempo determinado, expresada en julios/s/m2. La energía de la onda es proporcional al cuadrado de su amplitud.
Así, para una unidad de área, la intensidad también es proporcional al cuadrado de la amplitud.
Yo A2
Notarás que cambiar el signo de la onda no tiene ningún efecto sobre I.
Como funciona:
- Para proporcionar polarización de CC al pin no inversor del amplificador, se conecta un condensador de 0,01 uF (“C3”) junto con una red divisoria de resistencias en el pin 3 del IC.
- Se conecta un condensador de 0,1 uF (“C2”) al pin de entrada inversor del IC para proporcionar el desacoplamiento de la señal de CA de la CC.
- Un condensador de 47 pF (“C4”) cambia la respuesta de frecuencia del amplificador y, a alta frecuencia, actúa como un cortocircuito, permitiendo que la señal pase a través de la resistencia R2. Esto significa que la ganancia del amplificador se reduce cuando está en alta frecuencia. Y, cuando está a baja frecuencia, este condensador actúa como un circuito abierto, por lo tanto no afecta la ganancia. Básicamente, sirve como filtro de paso alto en el circuito.
El circuito de aplicación típico (según la hoja de datos MAX4468) se utiliza para diseñar el preamplificador.
La salida de línea se toma del pin 8 del IC.
El diagrama de circuito del preamplificador de audio de micrófono basado en IC MAX4468.
Un perfil del preamplificador de audio de micrófono basado en IC MAX4468.
Control de volumen : para controlar la entrada de volumen a través del micrófono, se debe conectar una resistencia variable (“RV2”) entre el pin de salida del preamplificador y el amplificador de potencia. Al ajustar esta resistencia, se puede ajustar el volumen del micrófono.
Summer y el amplificador de potencia LM386: ambas fuentes de audio (el micrófono y la pista de audio) requieren un verano para mezclarse. El IC LM386 servirá como amplificador de potencia y de verano.
El LM386 es un CI amplificador de potencia de audio de bajo voltaje, que opera a un voltaje que varía de 4 a 12 V. En este circuito, el CI recibe un voltaje de polarización de 9 V. El CI puede controlar una carga con impedancia variable de 4 a 32 ohmios, que es adecuado para el altavoz de salida ya que tiene 8 ohmios de impedancia.
Internamente, la ganancia de voltaje del IC se establece en 20 (26 dB), pero se puede configurar entre 20 (26 dB) y 200 (46 dB) conectando una combinación adecuada de resistencia y condensador entre los pines 1 y 8.
El IC tiene 8 pines en un paquete PDIP con las siguientes configuraciones:
El diagrama de pines del IC LM386 .
Su circuito interno se puede representar mediante este diagrama funcional:
Este IC es un amplificador operacional con ganancia de voltaje que se puede ajustar usando un circuito RC adecuado entre sus pines de configuración de ganancia. Con los pines de configuración de ganancia abiertos, la ganancia de voltaje del amplificador se puede ajustar internamente a 20 (26 dB) y la ganancia del amplificador será 20.
CI LM-386
Esto es lo que necesita saber sobre la configuración de pines:
- El pin 2 es el pin de entrada inversor, que está conectado a tierra.
- El pin 3 es el pin de entrada no inversor que alimenta la señal de audio de ambas fuentes.
- Se utiliza un condensador de filtro de 100 uF (“C7”) para eliminar cualquier ondulación de alta frecuencia en la entrada.
- El pin 4 es el pin de tierra, que está conectado a tierra común.
- El pin 5 es el pin de salida del IC y está conectado a un condensador de 1000 uF (“C11”) para bloquear cualquier componente de CC. Los componentes de CC (como aparecen en el caso del efecto de recorte) pueden dañar el altavoz conectado a la salida del circuito.
- El pin 6 es el pin de fuente de alimentación del IC y está conectado a 9 V de CC.
- En el pin de salida se utiliza un circuito de filtro RC que consta de una resistencia de 10 ohmios (“R7”) y un condensador de 0,05 uF (“C10”). A esto se le llama red Zobel, que garantiza la impedancia del altavoz estabilizando la frecuencia y las oscilaciones en la salida. Si se intercambiaran el condensador C10 y la resistencia R7, ya no sería una red Zobel, pero la impedancia de salida seguiría siendo constante.
- El pin 7, el pin del terminal de derivación, está conectado a tierra mediante un condensador para mejorar la estabilidad de la salida del amplificador.
El diagrama de circuito de un amplificador de potencia de audio de 1 vatio.
El circuito amplificador debería verse así:
El LM386 también se utiliza para elegir la potencia de salida del circuito mezclador. Para este proyecto proporcionará una potencia aproximada de 700 mW para una carga de 8 E con una tensión de alimentación de 9V.
Altavoces – Un altavoz con una potencia de 10 vatios y 8 ohmios de impedancia se utiliza como carga en la salida del amplificador. El altavoz está conectado al pin 5 del IC, que también es el pin de salida del LM386. El cable de tierra del altavoz está conectado a tierra común.
Dado que la potencia de salida del circuito es de aproximadamente 1 vatio, se debe utilizar un altavoz con al menos 1 vatio o más. Aquí utilizamos un altavoz 8E de 10 vatios. Se conecta una resistencia variable (“RV3”) antes del altavoz para ajustar el volumen de salida.
Puede obtener más información sobre los oradores aquí.
Seguridad primero
Al ensamblar este circuito, siga estas precauciones...
1. Utilice siempre el condensador de filtrado en el terminal de entrada de la fuente de alimentación para evitar ondulaciones no deseadas.
2. Seleccione un altavoz de igual o alta potencia como potencia de salida del amplificador.
3. Utilice un condensador en serie a lo largo de la salida del amplificador para bloquear cualquier componente de CC.
4. Emplear la red Zobel para la estabilidad de la frecuencia.
5. Calcule la potencia máxima del amplificador antes de conectarlo al altavoz. El valor práctico puede diferir del valor teórico.
6. Vuelva a verificar la potencia nominal del IC LM386 consultando su hoja de datos, ya que diferentes empresas tienen diferentes clasificaciones.
7. Evite recortar la señal de salida ya que esto podría dañar el altavoz.
8. Coloque los componentes lo más cerca posible entre sí para reducir el ruido en el circuito.
Cómo funciona el circuito
Este circuito mezclador recibe audio de dos fuentes diferentes: un teléfono inteligente y un micrófono. Se utiliza un preamplificador MAX4468 para amplificar la entrada de audio del micrófono al nivel de línea antes de enrutarla al amplificador de potencia.
El audio de ambas fuentes se envía al pin no inversor del IC del amplificador de potencia. El amplificador también funciona como en verano y combina las dos señales de audio. Las formas de onda de audio del micrófono, el conector de audio y el pin de salida del amplificador de potencia se pueden observar conectando sondas CRO.
La forma de onda de audio del micrófono es:
La forma de onda de audio del teléfono inteligente es:
La forma de onda mixta del amplificador de potencia es:
