CURSO PROFESIONAL TÉCNICO DE SONIDO.

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1 CURSO PROFESIONAL TÉCNICO DE SONIDO.

2 MEZCLADORES Y ECUALIZADORES. En éste tema aprenderemos a: Veremos cómo funcionan los circuitos sumadores y mezcladores que se encargarán de mezclar varias señales en una única. También hablaremos sobre los filtros y los usos que se dan en las técnicas de audio. Describiré los circuitos controladores de tono que nos permitirán regular el volumen y la frecuencia del audio. También aprenderemos a diferenciar un circuito ecualizador y a conocerlo en detalle. MEZCLADORES. Si se quiere mezclar varias señales de baja frecuencia procedentes de distintas fuentes de sonido, como podrían un micrófono y una reproducción musical, se necesita un circuito que mezcle dichas señales. Dicho circuito es un circuito Sumador. El sumador está basado en amplificadores operacionales como el circuito siguiente:

3 Donde las fuentes son las entradas y la salida del operacional es la mezcla de ambas fuentes. En un laboratorio, se puede comprobar que las sumas de las corrientes que llegan a la entrada del operacional, es igual a la suma de las corrientes que salen de dicho nudo (pura ley de Kirchhoff). Como la corriente que entra en el operacional es despreciable y la tensión a la entrada del operacional respecto a masa es cercana a cero, la patilla del operacional conectada a masa (entrada no inversora), podemos obtener una fórmula que indica la tensión de salida en función de los valores de sus resistencias que afectan al circuito. De tal forma, la fórmula: Vo (salida 1 + 2) = [R3 R1 x V1 (fuente1) + R3 R2 x V2 (fuente2)] Si hubiese más fuentes, se continuaría con la formula entre corchetes sustituyendo los valores de las tensiones de entrada y las resistencias de fuente. Por lo tanto, la formula anterior indica que si el valor de las resistencias de fuente cambian, se puede cambiar el valor de la salida del operacional. Pero por desgracia, la resistencia del operacional también afecta al circuito, por lo que se procede a interponer un adaptador de impedancias para que así solo influya la fuente de la señal en el proceso de ganancia. de tal forma que: En este circuito, las tensiones de polarización deberían de estar polarizadas a masa para alterna con dos condensadores de 100uF, que se interpondrían entre la salida del potenciómetro y la entrada del adaptador de impedancias.

4 De tal manera, el anterior circuito demuestra que si los valores de las resistencias de fuente (R1 y R2), y la resistencia del circuito operacional (R3) fuesen la misma, la tensión de salida solo dependería de los valores de entrada. Los potenciómetros de entrada suelen tener un valor de 10KΩ a 100KΩ. Diseño de un mezclador. Aunque no es fundamentalmente el objetivo del curso, veremos cómo se diseña un mezclador de audio. Como has visto hasta ahora, el mezclador posee varias entradas. Yo solo he representado 2, pero puede tener muchas más entradas. Todo circuito tiene una fuente de alimentación que alimenta a los componentes electrónicos que forman el mezclador. Por lo tanto, tienen varias masas para señal y para la alimentación, aunque suelen utilizarse una masa para ambas señales. En la práctica, cada entrada está formada por un divisor de tensión que ofrece un nivel adecuado al adaptador de impedancias para que a su salida, se produzca el mismo nivel de entrada al operacional principal. Por normal general los divisores fijan la tensión a la mitad de la alimentación para evitar el recorte de la señal por distorsión. Los condensadores de paso, permiten el paso de la señal y bloquean la componente continua de la fuente de alimentación. El siguiente circuito muestra un mezclador completo.

5 Como hemos dicho, los potenciómetros suelen rondar los 100KΩ debido a la resistencia interna de la fuente. En cuanto a los divisores de tensión, suelen tener valores elevados para que la intensidad que circule por ellos sea baja. Las resistencias de dichos divisores suelen ser iguales para que se produzca la misma caída de tensión en las mismas. Un valor medio puede ser de 100KΩ para cada una. En cuanto los condensadores de los divisores de tensión, forman un filtro paso bajo e impiden que la tensión de la fuente de alimentación altere la señal de la fuente de sonido. Los condensadores deben de permitir el paso de frecuencias por encima de la audible de 20 Hz. Para ello se utiliza la fórmula de la reactancia capacitiva Xc = 1 2 x π f x C, pero como lo que queremos es calcular la capacidad, transformamos a: C = 1 2 x π f x Xc No tenemos la reactancia capacitiva, pero lo que si tenemos es una fase del divisor de tensión conectado al condensador. Y la resistencia total conectada al condensador es similar a la impedancia del sistema. Por lo tanto Rdivisor = Xc. NOTA: Ten en cuenta que la impedancia del divisor, como el divisor está formado por dos resistencias de igual valor, la impedancia será de R 2. Así la fórmula que asigna el valor del condensador es: C = 1 π f x R Suponiendo que R vale 100KΩ, obtendremos un valor de 160 nf. En cuanto a los potenciómetros, nos interesa que no se amplifique mucho ruido, por lo que entonces en esos potenciómetros su valor no será muy alto (para evitar mayor caída de tensión y mayor ganancia). Se suele utilizar unos valores de hasta 10KΩ. Para el condensador de salida C4, se suele utilizar valores a los que la reactancia a la frecuencia de corte sea pequeña. El circuito puede ser alimentado con una fuente de alimentación de 12 voltios sin necesidad de ser simétrica.

6 Ruido en los mezcladores. Antes hemos dicho que la resistencia de fuente no interesa que fuese muy grande debido a que gracias a la misma, la ganancia puede ser muy distinta en un mezclador. Junto con la ganancia existe una característica de la señal que presenta una característica de desfase, interferencia y otros fenómenos atmosféricos que desarrollan junto a la señal lo que se conoce como ruido y que es capaz de reducir la calidad de la señal. Mientras mayor sea la resistencia de la fuente, mayor será la ganancia de la señal de entrada y mayor será el ruido generado. También el ruido se multiplica logarítmicamente de acuerdo al número de entradas que posea un mezclador. A mayor número de canales, mayor ruido producirá. Entre los factores más comunes de ruido están las causas producidas por interferencias electromagnéticas, el ruido de la red eléctrica, el rizado de la fuente de alimentación, dispositivos móviles, tormentas eléctricas, etc. FILTROS. Los filtros permiten el paso de unas determinadas frecuencias y bloquean otros anchos de banda. Para el audio los más utilizados son los de primer y segundo orden. Los de primer orden, se utilizan en la fabricación de pequeños dispositivos. Los de segundo orden son más selectivos que los primeros y por tanto más profesionales por lo que son más utilizados. Los filtros de primer orden suelen tener una pendiente de 6 db/octava (20 db/década), mientras que los de segundo orden suele ser de 12 db/octava ó 40 db/década. La frecuencia de corte es la frecuencia a la cual la ganancia disminuye en tres db. Según el ancho de banda se obtienen tres bandas bases fundamentales como son la frecuencia de corte superior, la frecuencia de corte y la frecuencia de corte inferior. En las etapas preamplificadoras (previos) anteriores al mezclador, se suelen utilizar filtros de segundo orden mediante amplificadores operacionales.

7 Clases de filtro. Los filtros se suelen clasificar en función de ciertas características. Generalmente los filtros para el audio se suelen clasificar en función de la frecuencia a la que trabajen y el ancho de banda que permitan o bloqueen. Por norma general, suele ser dos tipos de filtros diferenciados de segundo orden. FILTRO PASA BAJOS. Éste filtro permite el paso de las señales cuya frecuencias sean inferiores a la frecuencia de corte. Para su diseño se parte de los datos de la frecuencia de corte. Se escoge un valor para las resistencias, por ejemplo R = 10KΩ, y después se calcula la capacidad del condensador del filtro que viene dado en este tipo de filtros por: C = 0,112 R x fc De ahí se calcula el valor del condensador de fase mediante la fórmula: Cs = 2 x c

8 FILTRO PASA ALTO. Este filtro permite el paso de frecuencias cuyas señales sean superiores a las de corte. Al igual que el anterior, para su diseño se parte del dato de su frecuencia de corte. Se escoge un valor para los condensadores. Generalmente se comprende dicho valor entre los 220pF y los 680 nf. Se calcula la resistencia de fase de acuerdo a la fórmula: Rs = 0,112 C x fc El valor de R se calcula de acuerdo a la fórmula: R = 2 Rs FILTRO PASA BANDA. Permite el paso de unas determinadas frecuencias comprendidas entre una inferior (fci) y otra superior (fcs). Las restantes frecuencias son eliminadas. La frecuencia central se designa como fo. El coeficiente de calidad del filtro relaciona la relación entre la frecuencia central fo y el ancho de banda (Ab) del filtro. El ancho de banda, es la diferencia entre la frecuencia superior y la frecuencia inferior.

9 Ab = fcs - fci Por lo tanto el factor de calidad: Q = fo Ab Y para que un filtro pasa banda sea estable y preciso, Q debe de ser menor o igual a 6 Q =< 6 Por lo tanto si Q, aumenta, disminuye el ancho de banda siendo más selectivo el filtro. Si por el contrario disminuye el Q, el ancho de banda aumenta por lo que deja de ser menos selectivo. Por lo tanto para el diseño de este tipo de filtros se recurre a los datos de fo y Q. Con los condensadores de 220 pf a 680 nf. El valor de R1 viene dado por: Y R2 viene dado por: Por lo tanto R3 está dado por: R1 = 1 2 x π x Ab x C R1 = 1 4 x π x Q 2 x Ab R3 = 2 x R1

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11 CONTROL DE TONO. El control de tono permite de una forma sencilla modificar la respuesta del amplificador. En todo mezclador existe éste control que incluye un control de graves, medios y agudos. CIRCUITOS ECUALIZADORES. Un ecualizador es un corrector de tono mucho mejor. Con el ecualizador es posible actuar de manera más eficaz sobre el ancho de banda de la señal de audio y por lo tanto mejorar la calidad de la señal. Con los circuitos ecualizadores se solucionan los problemas que pueden ocasionarse debido a irregularidades en la respuesta a la frecuencia o debidos a sistemas de reproducción. Por ejemplo, es sabido que debido al tipo de surco digital que dejan los discos CD no es posible reproducir fielmente los graves de diversas longitudes de

12 ondas ya que no existe un espacio físico adecuado para ello. Bien saben los expertos que un disco vinilo tiene una calidad mayor en ese sentido y que la reproducción de la música de un vinilo necesita mucha menor intervención ecualizadora respecto a un disco CD. El ecualizador es una herramienta que usará el técnico de sonido en sus grabaciones y reproducciones para ajustar los graves, agudos y medios de manera mucho más eficiente que lo hará un circuito corrector de tonos. Aunque los mezcladores actuales tienen incorporados circuitos ecualizados, se suele incorporar al equipo de sonido un único equipo ecualizador que se encargue de dicho fin por la calidad que ofrece éste último frente al ecualizador de la mezcladora. Existen dos tipos de ecualizadores. Los ecualizadores gráficos y los ecualizadores paramétricos. Un ecualizador gráfico consta de un número determinado de filtros cuyas frecuencias centrales están distribuidas a intervalos de octava entre sí. Cada filtro tiene un control de ganancia, con lo que puede aplicar una amplificación o una atenuación. La frecuencia central (fo) y el factor de calidad (Q), son constantes. Estos ecualizadores suelen tener su octava a 32 Hz, 64Hz, 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 KHz, 2 KHz, 4 KHz, 8 KHz y 16 KHz. Un ecualizador paramétrico tiene todos sus parámetros variables. La fo de cada filtro está en función de la frecuencia superior y la frecuencia inferior: fo = fs x fi

13 El ecualizador se conecta entre la salida del previo o mezclador y su salida se conecta al amplificador de potencia. Zona práctica. Mezclador casero (no profesional) MC8002. El mezclador casero es una mesa de mezcla con varias funciones bien diferenciadas pero principalmente se ocupa de realizar una mezcla de varias señales y convertirlas en una única señal. Para ello, recurre a circuitos electrónicos mezcladores que se encargan de amplificar la fuente de la señal a un mismo nivel y realizar la mezcla a la salida del canal dependiendo de la amplificación parcial del control de volumen del canal encargado de dicha fuente. En esta práctica vamos a conectar el mezclador a la salida de nuestro PC.

14 En nuestro mezclador, están integrados los circuitos electrónicos de control de tono y ecualizador, además de otras funciones que pasaré a explicar a continuación. Control de Tonos. Como ya hemos dicho, los botones de control de tonos regulan mediante un potenciómetro logarítmico, un rango de frecuencias de la señal. Nuestro control de tonos diferencia entre tres frecuencias fundamentales: Los Graves, medios y agudos. Como puedes ver en cada potenciómetro existe una escala que te indica la amplificación máxima que puede llevar cada frecuencia de sus armónicos. Por tanto, la frecuencia de los armónicos tienen un ancho de banda de +-15dB, lo que hará que para atenuará o resaltará frecuencias establecidas mediante el potenciómetro de dicha frecuencia. Se pueden diferenciar tres marcas de frecuencia específicas como son los graves (LOW), los medios (MID) y los agudos (HIGH). Los graves son frecuencias comprendidas entre 15 Hz y los 500 Hz. Los medios están comprendidos entre los 500Hz y los 5KHz. Los agúdos entre los 5KHz y los 18KHz. El batido de señales puede hacer que se alcancen frecuencias superiores. Control de Efectos. Cualquier mezclador lleva incorporados un control de efectos de sonido como el que puede obtenerse en el interior de una catedral, una cueva, o un anfiteatro.

15 El control de efectos permite la inclusión de los efectos en otro canal o aplicarlos al mismo canal. Es decir, o se envía el efecto a otro canal para su grabación, por ejemplo; o se incluye el efecto en el mismo canal que está sonando mediante el potenciómetro de reverberación (REV). Control de volumen. Está claro que si cada canal no tuviese un control de potencia, la calidad y potencia del sonido sería desigual entre diferentes fuentes, debido a que cada fuente tiene una impedancia diferente y por lo tanto los niveles eléctricos a su salida son diferentes de cada fuente de sonido. El control de volumen auxiliar, proporciona una salida y una pre amplificación de la señal de entrada para adaptarse a los niveles de las otras señales. Puedes ver dos botones y dos potenciómetros. Cada uno hace una función. El primer potenciómetro blanco, se encarga de aumentar el nivel de salida de la fuente de entrada (es un previo de la señal de entrada). El segundo en rojo, es un balanceador; hace que la señal en estéreo se escuche por el canal izquierdo o por el canal derecho. En el medio, se escucha por ambos

16 canales. Conexión al ordenador. Los botones marcados con la marca ON, conectan la fuente de sonido con la entrada al canal del mezclador. El botón PFL, permite llevar la señal del canal al sistema de escucha de los cascos, es decir una previa audición de la señal. Conectar la mesa de mezclas al ordenador no tiene nada de especial hoy en día. Utilizaremos la salida del conector de cascos del portátil para conectarlo a un canal de nuestro mezclador. Para ello, necesitaremos un cable especial que podamos conectar al Jack de entrada del canal del mezclador.

17 Yo he improvisado un cable hembra para conectarlo a un cable universal de entrada. Hay que contar que la salida del portátil no está diseñada para acoplarla al mezclador, ya que la señal de los cascos es muy pequeña y se requiere una alta impedancia en la entrada, por lo que la señal que entra al mezclador es más baja que un dispositivo de sonido como puede ser la salida de un reproductor de CD u otro tipo específico. Observa que el nivel del audio es mucho más bajo que el nivel de salida del equipo de CD. Eso se debe a que la señal de salida del portátil es pequeña para excitar solo unos cascos y no un equipo. Pero gracias a la amplificación de la mezcladora, se pueden obtener valores elevados de salida. Gracias por continuar estudiando en cursosindustriales.net Para el siguiente capítulo estudiaremos el sistema de potencia de un equipo de alta fidelidad. Espero que estos cursos te sirvan como complemento a tu formación y espero que sigas estudiando en cursosindustriales.net.