UNIVERSIDAD TÉCNICA ESTATAL DE
QUEVEDO
FACULTAD DE LAS CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA EN ELÉCTRICIDAD
INTEGRANTES:
EMMA ESTRADA AVILES. ALBERTO DELGADO REVILLA. CRISTHIAN HERNANDEZ CANO.
CURSO:
TERCERO “A”.
DOCENTE:
ING. ANGEL TORRES.
TEMA:
MEZCLADOR DE AUDIO.
FECHA:
20 DE SEPTIEMBRE DEL 2013
ContenidoIntroducción……………………………………………………………………………………….…….3
Objetivos………………………………………………………………………………………………….4
Marco teórico…………………………………………………………………………..…………..….5
Desarrollo………………………………………………….……….………………………….….…..12
Diagrama del circuito mezclador ……………………………………………………….….13
Diagrama de la fuente de alimentación de ±15 v…………………………………...15
Implementación del circuito………………………………………………….…………..…..16
Aplicaciones……………………………………………………………………………….…………..18
Costos…………………….………………………………….…………………………………………..18
Conclusiones…………………………………………………………………………………………..19
Anexos…………………………………………………………………………………………..…….…20
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INTRODUCCIÓN
Este proyecto consiste en un Mezclador de audio con tres entradas. La entrada de
micrófono permite mezclar las entradas de audio. La base de este circuito es CI
UA741CN que contiene cinco amplificadores operacionales.
Este es un circuito del tipo “activo” por estar conformado íntegramente en sus etapas
por amplificadores operacionales del tipo de alto rendimiento y bajo ruido. Los
potenciómetros P1, P2, P3 controlan los niveles de sonido, aumentando y
disminuyendo el volumen de cada una de las entradas, esto permite mezclar los
sonidos de las diferentes entradas.
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OBJETIVOS
Los alumnos al desarrollar el circuito serán capaces de:
Identificar un circuito mezclador a través de amplificadores operacionales.
Ensamblar los componentes electrónicos que componen un circuito mezclador
de audio.
Aplicar las técnicas necesarias para lograr un correcto armado de este tipo de
circuitos.
Desarrollar las pruebas técnicas necesarias para lograr el funcionamiento
óptimo del circuito.
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MARCO TEÓRICO
MEZCLADOR DE AUDIO
El proyecto consta de 3 etapas, que son las siguientes:
ETAPA1:
AUDIO
Un audio es una señal analógica eléctricamente exacta a una señal
sonora; normalmente está acotada al rango de frecuencias
audibles por los seres humanos que está entre los 20 y los 20.000 Hz,
aproximadamente (el equivalente, casi exacto a 10octavas).
Dado que el sonido es una onda de presión se requiere un transductor de presión
(un micrófono) que convierte las ondas de presión de aire (ondas sonoras) en señales
eléctricas (señales analógicas).
La conversión contraria se realiza mediante un altavoz —también llamado altoparlante
en algunos países latinoamericanos, por traducción directa del inglés loudspeaker—,
que convierte las señales eléctricas en ondas de presión de aire.
Un sólo micrófono puede captar adecuadamente todo el rango audible de frecuencias,
en cambio para reproducir fidedignamente ese mismo rango de frecuencias suelen
requerirse dos altavoces (de agudos y graves) o más.
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Etapa 3Etapa 2Etapa 1
AmplificadorMezclador (3 entradas)
Audio
Una señal de audio se puede caracterizar, someramente, por su dinámica (valor de
pico, rango dinámico, potencia, relación señal-ruido).
Así, por ejemplo, una señal que represente voz humana (señal vocal) no suele tener
información relevante más allá de los 10 kHz, y de hecho en telefonía fija se toman
sólo los primeros 3.8 kHz. Con 2 kHz basta para que la voz sea comprensible, pero no
para reconocer al hablante.
ETAPA 2:
MEZCLADOR
Es un dispositivo electrónico al cual se conectan diversos elementos emisores de
audio, tales como micrófonos, entradas de línea, samplers, sintetizadores, gira discos
de vinilos, reproductores de Cd, reproductores de cintas, etc. Una vez las señales
sonoras entran en el mixer estas pueden ser procesadas y tratadas de diversos modos
para dar como resultado de salida una mezcla de audio, mono, multicanal o estéreo. El
procesado habitual de los mezcladores (mixer) incluye la variación del nivel sonoro de
cada entrada, ecualización, efectos de envío, efectos de inserción, panorámica (para
los canales mono) y balance (para los canales estéreo). Otros tipos de Mixers permiten
la combinación de varios canales en grupos de mezcla (conocidos como grupos) para
ser tratados como un conjunto, la grabación a disco duro, la mezcla entre 2 o más
canales mediante un crossfader.
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ETAPA3:
AMPLIFICADOR
De forma general, un amplificador es un dispositivo que, mediante la utilización de
energía externa, magnifica la amplitud o intensidad de un fenómeno físico. Aunque el
término amplificador tiene su más amplia utilización en el campo de la electrónica,
también existen otros tipos de amplificadores, como los mecánicos. Algunos ejemplos
de amplificadores mecánicos son los amplificadores hidráulicos y los servos usados en
los frenos de los coches.
Amplificadores Electrónicos
El tipo más común de amplificador es el amplificador electrónico, usado en casi todos
los equipos electrónicos, como emisores y receptores de radio y televisión,
ordenadores, equipos de comunicación, instrumentos musicales, etc.
Un amplificador electrónico es un dispositivo para incrementar la corriente, el voltaje o
la potencia de una señal. El amplificador realiza esta función tomando potencia de una
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fuente de alimentación y controlando la salida para hacer coincidir la forma de onda
de la señal de entrada con la de salida, pero con una amplitud mayor.
Podríamos decir, en sentido figurado, que un amplificador ideal sería un pequeño
trozo de hilo conductor con ganancia, de forma que la salida es una réplica exacta de la
entrada pero más grande. La relación que existe entre la entrada y la salida del
amplificador (normalmente expresada en función de la frecuencia de la señal de
entrada) se le denomina función de transferencia del amplificador y a su magnitud
ganancia. Como su amplificación depende de la frecuencia, se les suele hacer funcionar
en un determinado rango de frecuencias, normalmente donde la amplificación es
constante o lineal. El componente clave de estos amplificadores es el elemento activo,
que puede ser un tubo de vacío o un transistor (normalmente BJT, aunque también se
emplean MOSFET). La función del BJT es la de amplificar la corriente eléctrica que haya
en su base un determinado valor en el colector yen el emisor. El valor de amplificación
depende del tipo de transistor y del diseño del circuito (valores de los componentes,
configuración en base común, colector común, etc.).Con transistores se pueden hacer
dispositivos más complejos que también cumplan la función de amplificar, como los
amplificadores operacionales, y éstos a su vez otros como los amplificadores de
instrumentación. Otro tipo de amplificadores electrónicos son los diseñados
específicamente para audio, en ellos se suelen preferir las válvulas de vacío a los
transistores por sus mejores características sonoras. Estos amplificadores para audio
son los preamplificadores y las etapas de potencia.
AMPLIFICADOR OPERACIONAL 741
Este circuito integrado contiene internamente un amplificador diferencial (es capaz de
amplificar la diferencia de dos tensiones de entrada) construido principalmente a
partir de transistores y resistencias.
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Simbolo del A.O. Aspecto real del A.O.
Aunque el chip dispone de ocho patillas (pines) tres de ellas se reservan para funciones
especiales el resto, tienen asignadas las siguientes funciones:
Pin Nº 2: entrada de señal inversora.
Pin Nº 3: entrada de señal no inversora.
Pin Nº 6: terminal de salida.
Pin Nº 7: terminal de alimentación positiva (Vcc)
Pin Nº 4: terminal de alimentación negativa (-Vcc)
La alimentación del circuito puede realizar mediante una sola pila o mediante dos, en
cuyo caso se denomina alimentación simétrica.
El amplificador operacional recibe este nombre porque inicialmente fue diseñado para
poder realizar operaciones matemáticas con señales eléctricas formando parte de los
denominados calculadores analógicos. Hoy en día se emplea en infinidad de aparatos e
instrumentos de la industria, medicina. etc..
Entre las características más importantes que posee este circuito integrado, se pueden
destacar:
Alta impedancia (resistencia) de entrada: del orden de 1 MW , lo cual implica que la
intensidad de corriente por los terminales de entrada será despreciable.
Baja impedancia de salida: del orden de 150 W, pudiendo atacar cualquier carga
(circuito) sin que su funcionamiento se modifique dependiendo del valor de ésta.
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Tensión máxima de alimentación: ±Vcc = ± 18 V. Implica que la tensión de salida nunca
podrá superar a la de alimentación.
Alta ganancia de tensión en lazo abierto (sin conectar ningún componente entre la
salida y cualquiera de las entradas) con pequeños valores de tensión en los terminales
de entrada se consiguen grandes tensiones de salida.
AMPLIFICADORES OPERACIONALES UTILIZANDO FUENTE DUAL:
La fuente más común en equipos de audio que utilizan amplificadores operacionales
como mezcladoras (mixer), ecualizadores profesionales, cross-over, etc. es una fuente
doble o dual de ±15 voltios.
Cuando se nos hace confuso pensar en un común (tierra o masa) y una alimentación
negativa de -15 voltios, además de la alimentación positiva de +15 voltios.
Podemos pensar que es una fuente de 30 voltios con una derivación central a 15
voltios, que aunque no es la manera correcta nos ayuda a entender estas fuentes.
Fuentes para utilizar con amplificadores operacionales:
La fuente ideal es utilizando un transformador con derivación central, rectificada y
regulada con circuitos integrados.
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El regulador positivo puede ser LM7815, L7815 o equivalente, y el regulador negativo
es LM7915, L7915 o similar. Puede ser necesario conectar capacitores en la
alimentación cerca de los amplificadores operacionales para evitar ruidos u
oscilaciones.
Si la fuente es de voltaje algo menor, se pueden utilizar reguladores de 12 voltios, la
fuente debe dar más de 3 voltios que el voltaje regulado para garantizar estabilidad.
Cuando disponemos de un transformador de 14 voltios sin derivación central podemos
utilizar una forma de duplicar el voltaje.
Los amplificadores operacionales son ideales para construir ecualizadores, cross-over
y filtros notch, utilizando filtros activos de audio, pasa bajos, pasa altos y filtros
pasabanda.
Que llevan un tratado solo para ellos, que publicaremos en el futuro.
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DESARROLLO
Es circuito se basa en la función de un amplificador operacional 741 en su modalidad
desumador, con el mezclaremos las ondas de audio de dos reproductores de música
más el audio de un micrófono.
Estees un ensamble bastante interesante, sencillo y modificable (si se conocen las
bases delos amplificadores operacionales) según las necesidades de cada quien. En
este caso laganancia de salida del amplificador será de 10.
MATERIALES UTILIZADOS PARA EL MEZCLADOR DE AUDIO:
5 amplificadores operacionales ua741cn.
4 Potenciómetros de 10 kΩ.
3 resistencias de 100kΩ.
1 resistencia de 1MΩ.
1 resistencia de 1kΩ.
Fuente de alimentación de +15 y -15v.
2 reproductores de audio.
Protoboard.
1 baquelita.
MATERIALES UTILIZADOS PARA LA FUENTE DE ALIMENTACION:
1 Regulador LM7815.
1 Regulador LM7915.
2 condensadores cerámicos de 0.1 microfaradio.
2 Condensadores de 1 microfaradio a 25 v.
2 condensadores de 4700 microfaradios a 25 v.
1 transformador de 220VCA a 12 VCA
4 diodos 1N4007.
1 baquelita.
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DIAGRAMA DEL CIRCUITO MEZCLADOR
Se diseña el mezclador de audio en multisim, aplicándole diferentes señales.
U1
UA741CD
3
2
4
7
6
51
VCC15V
VEE-15V
XFG1
XFG2
XFG3
U2
UA741CD
3
2
4
7
6
51
VCC15V
VEE-15V
U3
UA741CD
3
2
4
7
6
51
VCC15V
VEE-15V
U4
UA741CD
3
2
4
7
6
51
VCC15V
VEE-15V
U5
UA741CD
3
2
4
7
6
51
VCC15V
VEE-15V
R1
10kΩKey=A
50%R2
100kΩ
R3
10kΩKey=A
50%
R4
10kΩKey=A
50%
R5
100kΩ
R6
100kΩ
R7
10kΩKey=A 50%
R8
100kΩ
R9
1MΩ
Se coloca el osciloscopio de 4 canales para ver la forma de onda de salida vs las
entradas.
U1
UA741CD
3
2
4
7
6
51
VCC15V
VEE-15V
XFG1
XFG2
XFG3
U2
UA741CD
3
2
4
7
6
51
VCC15V
VEE-15V
U3
UA741CD
3
2
4
7
6
51
VCC15V
VEE-15V
U4
UA741CD
3
2
4
7
6
51
VCC15V
VEE-15V
U5
UA741CD
3
2
4
7
6
51
VCC15V
VEE-15V
R1
10kΩKey=A
50%R2
100kΩ
R3
10kΩKey=A
50%
R4
10kΩKey=A
50%
R5
100kΩ
R6
100kΩ
R7
10kΩKey=A 50%
R8
100kΩ
R9
1MΩ
XSC1
A B C D
G
T
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Forma de onda de salida: se ilustra como se mezcla las señales la señal azul equivale a
una frecuencia de 5HZ a 6VP, la señal amarilla equivale a una frecuencia de 20HZ a
6VP, la señal roja equivale a una frecuencia de 10 HZ a 6VP y finalmente la señal verde
equivale a la mezcla de las anteriores señales.
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DIAGRAMA DE LA FUENTE DE ALIMENTACION DE ±15 V
Para poder realizar el mezclador de audio los amplificadores operacionales requieren
de una fuente simétrica de alimentación de ±15 V para ello se diseño esta fuente:
T1
TS_MISC_25_TO_1
D1
1N4007
D2
1N4007
D3
1N4007
D4
1N4007
V1
120 Vrms 60 Hz 0°
C14700µF
C21µF
U1LM7815CTLINE VREG
COMMON
VOLTAGE
U2LM7915CT
LINEVREG
COMMON
VOLTAGE
C31µF
C44700µF
C51µF
C61µF
XMM1
XMM2
Voltajes obtenidos:
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IMPLEMENTACION DEL CIRCUITO
MEZCLADOR DE AUDIO:
Una vez simulado el circuito se procedió a la implementación en el protoboard a
continuación se muestra una imagen del circuito implementado en protoboard.
FUENTE DE ALIMENTACION:
Se realizo la implementación en protoboard utilizando los materiales antes
mencionados.
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Una vez implementado los dos circuitos en el protoboard se realizo la comprobación del mismo:
Al momento de comprobar que el circuito funciono correctamente se procedió a implementarlo en la baquelita:
Finalmente se lo implemento dentro de una caja metálica para una mejor presentación.
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APLICACIONES
Obviamente al ser un mezclador de audio, lo que nos permite este dispositivo es el
poder escuchar 3 señales de audio al mismo tiempo pero con la opción de controlar la
participación de cada una de estas. Este mezclador esta diseñado para recibir
cualquier tipo de fuente, como por ejemplo, sintonizadores, decks, consolas,
micrófonos tanto de alta como baja impedancia, teclados, así como cualquier otro
instrumento eléctrico.
RECURSOS Y PRESUPUESTO
DETALLE UNIDAD CANTIDAD TOTAL
Transporte Publico - $10.00
Materiales electrónicos Varios - $20.00
Materiales de escritorio Varios - $4.00
Impresiones a color/blanco y
negroHojas 60 $6.00
Gastos varios - - $10.00
Total $50.00
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CONCLUSIONES
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 donde se puede apreciar el aumento de volumen
para realizar la mezcla de las señales.
Este circuito cuenta con componentes que analizamos a lo largo de todo el semestre
como el caso del amplificador operacional además del potenciómetro que en este caso
es el que permite la variación de sonido en el mezclador. Mediante de este proyecto se
puede observar como la variación de corriente puede dar resultados en audio.
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ANEXOS
Fotos durante la implementación del circuito:
ANEXOS DEL TRABAJO REALIZADO.
Haciendo el análisis del circuito en protoboard
Probando el circuito e implementando el diseño del mezclador
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ANEXOS DEL TRABAJO REALIZADO.
Implementando el diseño en las baquelitas
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Implementación y prueba del diseño del mezclador de audio
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ANEXOS DEL TRABAJO REALIZADO.
Adaptación del diseño en el modelo del mezclador de audio.
Modelos del mezclador de audio
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