Mezclador de Audio final2 (1).docx

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

Contenido Introducción……………………………………………………………………………………… .…….3 Objetivos………………………………………………………………………………………………… .4

Marco teórico…………………………………………………………………………..………… ..….5 Desarrollo………………………………………………….……….………………………….… .…..12 Diagrama del circuito mezclador mezclador ………………………………………………… ……………………………………………………….…. …….…. 13 Diagrama de la fuente de alimentación al imentación de ±15 v…………………………………...1 v…………………………………...1 5 Implementación del circuito…………………………………………… circuito………………………………………………….………….. …….…………..…..1 …..1 6 Aplicaciones……………………………………………………………………………….…………..1 8 Costos…………………….………………………………….…………………………………………..1 8 Conclusiones………………………………………………………………………………………… ..19 Anexos…………………………………………………………………………………………..…….… 20

Universidad Técnica Estatal De Quevedo

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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:

Audio

Mezclador (3 entradas)

Amplificador

Etapa 1

Etapa 2

Etapa 3

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 10 octavas). 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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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 pa ra 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.


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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. 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. VCC

XFG1

15V 7

R1

1

5

U1

3

10kΩ

Key=A

R2 6

50%

100kΩ

2

UA741CD 4

VEE -15V

VCC VCC

XFG2

VCC 15V 7

R3

1

5

7

U2

3

10kΩ

Key=A

15V 15V 1

7

U4

5

3

6

6 2

100kΩ

2

VEE

UA741CD

4

UA741CD

4

VEE

VEE

-15V

-15V R9

R7

-15V

1MΩ

10kΩ

VCC

XFG3

UA741CD

4

100kΩ

2

U5

5

R8 6

R5

50%

1

3

Key=A 50% 15V

7

R4

1

5

U3

3

R6 6

10kΩ

Key=A

100kΩ

2

50%

UA741CD

4

VEE -15V

Se coloca el osciloscopio de 4 canales para ver la forma de onda de salida vs las entradas. VCC

XFG1

15V 7

R1

1

5

U1

XSC1

3

10kΩ

Key=A

G

R2 6

50%

T

100kΩ

2

A

B

C

D

UA741CD 4

VEE -15V

VCC VCC

XFG2

VCC 15V 7

R3

1

5

7

U2

3

10kΩ

Key=A

15V 15V 1

5

7

U4

3

6

VEE

-15V

-15V R7

-15V

10kΩ

VCC

XFG3

UA741CD VEE

UA741CD

4

VEE

6

4

UA741CD

4

U5

2

100kΩ

2

100kΩ

2

5

R8 6

R5

50%

1

3

R9 1MΩ

Key=A 50% 15V

7

R4

1

5

U3

3

R6 6

10kΩ

Key=A

100kΩ

2

50% 4

UA741CD VEE

-15V


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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: XMM1

U1 LM7815CT LI NE VOLTAGE

T1

VR EG

COMMON

V1 TS_MISC_25_TO_1 120 Vrms 60 Hz 0°

D1

D2

1N4007

1N4007

C5 1µF C2 1µF

D3

D4

1N4007

1N4007

C1 4700µF

XMM2

C6 1µF C3 1µF

C4 4700µF COMMON

VREG

VOLTAGE LINE

U2 LM7915CT

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

Hojas

60

$6.00

-

-

$10.00

Impresiones a color/blanco y negro

Gastos varios

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

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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Mezclador de Audio final2 (1).docx

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