Número 5 · Noviembre 1995
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Fig. 1: a) Seguidor. Es un Amplificador Operacional y sus conexiones le obligan a poner en la salida lo mismo que tiene a la entrada. Su característica fundamental es que la entrada del circuito va directamente a una de las patas de entrada del operacional (la pata +) y éstos presentan impedancia infinita (altísima impedancia) con lo cual no afectan al circuito donde se conectan. b) Símbolos de un seguidor, también llamado buffer (no confundir con los buffers de datos de entrada/salida de los equipos digitales). |
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Objetivos
Aprender a diseñar un equipo según las necesidades propias. Equipos a medida que satisfacen las necesidades del momento y mucho más baratos que comprarlos hechos.
Introducción
Son muchas las personas que desean tener un mezclador de audio y su construcción es muy sencilla. La base electrónica está descrita en el número 2 de Amiga.InFo con el Audio Enhancer. Aunque no es absolutamente necesario, recomendamos leer ese artículo si lo tienes. Para poder entender este artículo debemos conocer el funcionamiento de tres bloques fundamentales:
- El seguidor.
- El amplificador y
- El sumador.
Una pequeña nota sobre impedancias: A lo largo del artículo se habla de impedancias. Aquellas personas que sean recientes en el campo de la electrónica, quizás no las dominen muy bien. Hacer una explicación exhaustiva del tema aquí, no hace falta, pues el artículo se puede entender igual. Básicamente, las referencias a las impedancias están para aquellas personas ya iniciadas que quieran ampliar conocimientos. Por ahora sólo diremos que las impedancias de entrada, cuando más latas mejor (idealmente infinito), y las impedancias de salida, cuanto más bajas mejor (idealmente cero).
Fig. 3: a) Señal que se amplifica correctamente. b) Señal que excede lo que se llama margen dinámico del amplificador y representa los límites de amplificación posibles. Llegados al límite del margen dinámico, la señal se recorta quedando plano en toda la zona de exceso (clipping).
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Fig. 4: a) Configuración básica inversora. b) Configuración básica no inversora. c) K es un número. Por ejemplo, si el circuito amplifica por diez, entonces k=10. En el caso inversor k es negativo y vale (-R1/R2). En el caso no inversor k es positivo y vale (1+(R1/R2). OPcionalmente se pueden especificar cuánto vale la impedancia de entrada Zin. Nótese que un amplificador de K=1 y Zin=infinito es un seguidor. |
Descripción de los Bloques
Fundamentales
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El Seguidor: Sirve para separar etapas electrónicas. Siempre que tengamos un circuito que genere una señal y ésta se vea afectada al conectar un segundo dispositivo, podemos recuperar la señal "auténtica" (la que se genera al no haber conexiones) intercalando un seguidor. La entrada del seguidor es como un "bloque espía", que "capta" la señal de tal forma que el circuito fuente "no se entera", no afecta. Tiene una salida potente (bastantes miliamperios) de modo que al conectar el segundo dispositivo al seguidor, éste continúa entregando bien la "copia" de la señal que está "espiando" (ver figuras 1 y 2).
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El Amplificador. Aumenta el nivel de una señal respetando su forma de onda (sin ecualizar). Si amplificamos mucho, tendremos clipping/distorsión de la señal. La figura 3 muestra el efecto clipping y las figuras 4, 4bis y 4ter muestran los circuitos amplificadores típicos: los de ganancia variable y los inversores respectivamente.
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El Sumador: Es capaz de sumar señales electrónicas, tal como su nombre indica. Es el bloque principal de cualquier mezclador de audio puesto que mezclar audio es sumar señales de sonido. Nosotros usaremos un bloque sumador inversor como el de la figura 5.
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El Circuito: La misión básica de Amiga.InFo es hacer artículos donde se puede aprender. Por ello, aquí diseñaremos un mezclador según unas necesidades, pero te lo explicamos para que lo modifiques como queras. Si tienes dudas de cómo hacerlo, no te lo pienses dos veces y escríbenos contándonos qué características necesitas. En la medida de lo posible, publicaremos soluciones concretas a lo que nos pidáis. Hacer electrónica es como montar pistas de Scalextric, piezas de mecano o naves de Tente o Lego: conociendo los bloques básicos, los puedes interconectar como quieras.
Fig. 2: a) Un circuito genera una señal que llamaremos s(t). b) Si le conectamos un circuito 2, éste, por sus impedancias, puede hacer variar la señal de salida, obteniendo una señal q(t) en vez de la deseada s(t). c) Si intercalamos un seguidor, la salida del circuito 1 vuelve a ser la deseada, s(t), puesto que la conexión del seguidor presenta una alta impedancia, y como su misión es copiar a su salida lo que hay a su entrada, aunque colguemos el circuito 2, continuaremos teniendo la señal s(t). |
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Por ejemplo, un mezclador de 4 canales puede ser tan simple como la figura 6. Pero ahí no podemos regular ni los niveles ni nada más. Además, me gustaría separar el mezclador de los equipos que conectemos. Modifiquémoslo como en la figura 7.
Los seguidores separan los equipos del mezclador. Los amplificadores de ganancia variable son los volúmenes de cada entrada (Canal). El volumen general se coloca después de la suma. Con esta base te puedes montar tu mezclador a medida, como ejemplo de diseño te enseñaremos cómo hay que plantearlo.
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Planteamiento: Lo primero que hay que tener claro es ¿qué busco?., ¿qué quiero? En nuestro caso concreto, vamos a diseñar una mesa para juntar un módulo externo sintetizador de sonido controlable por MIDI, un generador de efectos especiales y un Amiga. Todo ello se desea para hacer montajes y música, con lo que las exigencias de calidad deben de ser profesionales.
Los equipos disponen de las siguientes conexiones:
- Amiga:
- 4 MIDI: In, Out, Throught
- 4 SONIDO: 2 Salidas mono (las 4 voces internas del Amiga van dos al canal izquierdo y dos al canal derecho). Profesionalmente, el Amiga no es estéreo, sino que tiene dos salidas mono puesto que cada canal puede generar un sonido totalmente independiente del otro (problema que llevó a diseñar el Audio Enhancer del número 2).
- Generador de efectos:
- 4 MIDI: In, Out, Through
- 4 SONIDO: 1 entrada estéreo y 1 salida estéreo. En la salida tenemos el sonido de la entrada procesado digitalmente con delays, echos, flangers, pitch-transposer, reverbs, etc...
- Módulo Sintetizador de Sonido:
- 4 MIDI: In, Out, Through
- 4 SONIDO: 2 salidas, cada una de ellas estéreo. Main (estéreo) y Aux (estéreo). Los sonidos generados internamente se pueden redireccionar a las salidas Main o a las Aux. La salida Auxiliar está pensada para procesarla externamente (ver figura 8).
Fig. 4bis: a) podemos hacer amplificadores de ganancia variable sustituyendo alguna resistencia por un potenciómetro (ver Amiga.InFo número 2. b) Cualquier símbolo cruzado con una flecha indica siempre "la función del símbolo pero variable". |
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Fig. 4tris: Una k negativa indica que la forma de onda ha sido "invertida". Aquellos puntos que eran positivos ahora son negativos y viceversa. Esto no nos afecta porque el oído humano es insensible a esta característica, lo que nos permite usar amplificadores inversores sin problemas. |
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Fig. 5: a) Se pueden poner tantas entradas como se deseen, y cada una tendrá un factor de amplificador de (-R/Ri) donde "i" es el número de la entrada que estemos analizando. Obsérvese que si ponemos una sola entrada, el circuito se reduce a un amplificador de la figura 4a. b) Los símbolos "sigma" y "+" son equivalentes y se usan indistintamente. |
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Planteamiento General
En nuestro caso queremos incorporar un Amiga al sistema. Queremos que su sonido pueda salir tanto directamente a la mezcla de la canción como procesar los samples con el generador de efectos. El diagrama de bloques sería el de la figura 9. Generalmente los mezcladores profesionales llevan en una sola carcasa el mezclador principal y el auxiliar. Por ejemplo, en la figura 10, el canal 2 enviaría el 50% al auxiliar y nada al master, y el canal 4 el 25% al auxiliar y el 70% al master. Para nuestro caso, el diagrama entero queda como en la figura 11. Podemos montar un mezclador de 3 canales estéreo y 2 canales mono. Los 3 estéreo del Main y Aux del módulo de sonido y salida del módulo de efectos y los 2 canales mono del Amiga.
| < Fig. 6: Mezclador de 4 canales sin regulación de nivel. |
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| Fig. 8: La salida Main del módulo sintetizador de sonido no se procesa, mientras que la salida auxiliar saca los sonidos que serán tratados externamente antes de llevarlos a la mezcla final. |
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| Fig. 7: Mezclador de 4 canales con niveles de entrada y de salida y con separadores-seguidores. |
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| > Fig. 9: Si queremos que además de la salida AUX del módulo de sonido se pueda procesar al Amiga con efectos especiales, necesitaremos un mezclador auxiliar cuya salida se llevará a la entrada del generador de efectos. |
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< Fig. 10: Las mezclas auxiliar y principal se integran en una sola consola de mezclas (dos mesas de mezclas en un solo equipo). Hay mesas profesionales con más de 8 canales auxiliares para cada canal de entrada. |
| < Fig. 11: Aspecto del "Diagrama de bloques" del mezclador que se esta diseñando. |
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| Fig. 12: Conexionado de la mesa con los equipos. Los canales S1, S2 y S3 son estéreo y los canales M1 y M2 son mono. |
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Revisión del Diseño
En realidad el esquema de la figura 11, hace más cosas de las previstas, como poder enviar la salida al master o la salida de los efectos volver a enviarlos a los mismos efectos (efecto sobre efecto). Las entradas mono se desdoblan en izquierda y derecha antes de los reguladores de nivel para poder enviar cada sample del Amiga no sólo a la izquierda, derecha o al centro, sino a cualquier posición del espacio según los potenciómetros. El conexionado se realizará según la figura 12.
Componentes
Recomendamos los operacionales TL-082 por su bajo consumo de corriente, bajo ruido y bajo precio. Para todos los módulos amplificadores recomendamos R1=100K Ohms, R2=10KOhms (ver figura 4bis-a). Para los sumadores recomendamos R=R1=R2=... todas las resistencias iguales entre ellas e iguales a 10KOhms (ver figura 5a). Para los amplificadores finales, la ganancia puede ser más pequeña (cada uno puede poner lo que quiera, pero ya hemos puesto bastante ganancia en las entradas. K=3 está bien, R1=33KOhms, R2=10KOhms). El circuito se alimenta con una tensión simétrica (patas 4 y 8 del TL-082) que podemos obtener con una fuente de tensión como la descrita en el artículo de la fuente de alimentación.
Conclusiones
Esperamos que hayas aprendido a diseñar tus equipos a medida. Si tienes dudas de cómo variar el esquema según tus necesidades, escríbenos contándonos qué pretendes e intentaremos ayudarte. A los que hacemos Amiga.InFo nos gustaría saber si aprovechas los artículos, si los encuentras demasiado difíciles, fáciles, o te están bien. Nos gustaría muchísimo, si con ellos aprendes y haces tus propias variaciones, que nos escribieras mostrándonos qué has hecho y cómo han quedado tus equipos recién construidos. |
NOTA IMPORTANTE PARA LOS LECTORES
PRÓXIMAMENTE...
Tenemos pensados un montón de temas que contaros en la sección de hardware. Entre ellos figuran el Packet-Radio, unir Amigas con fibra óptica, una red token-ring, un lápiz óptico, sensores de temperatura, de movimiento, de luz, de tacto, un auto-fire para joystick, un montaje para poder "captar" más de una señal a través de un solo puerto, un contestador automático usando el Amiga, explicar el porqué del adaptador de las VGA's, el vídeo back-up, fuentes de alimentación para experimentar...
Todos los artículos van a ser didácticos, es decir, con el aire de aprender a diseñar vuestros propios equipos.
Pero, personalmente, me gustaría recibir cartas contándome qué es lo que os apetece primero, puesto que no todos los artículos pueden salir en una sola revista. Para el próximo número se impone el Packet Radio, puesto que son muchos los lectores que lo han pedido. También hay quien ha pedido un flicker-free pero, de momento, no vamos a publicar ninguno, puesto que requiere digitalizar los dos cuadros de la imagen en una memoria externa. La construcción y puesta a punto son difíciles, aparte de las memorias y digitalizadores de vídeo que no son de uso inmediato, sino que requieren una cierta familiarización. Quizás más adelante sí lo planteemos, pero no será a corto plazo.
Para entrar con buen pie en este nuevo curso que se avecina, hemos ampliado la sección con no sólo montajes como los que veníamos haciendo, sino con un cursillo de electrónica para aprender a "jugar" con los integrados, las resistencias y demás.
ES IMPORTANTE que si tienes ideas, por simples que puedan parecer, nos las digas para intentar desarrollarlas. ¿Te imaginas algo inventado por TI publicado en Amiga.InFo?
NUEVA SECCIÓN
Estamos preparando una sección paralela de matemática aplicada. Para ella, tenemos un montón de artículos pensados... las bases de los Fractales, las fórmulas para un montón de figuras geométricas, los conocimientos que te permitirán diseñar tus sistemas de 3D, relacionado con la inteligencia artificial) y mucho más. Seguramente los ejemplos de programación de esta sección serán en lenguaje C por ser el que más posibilidades nos ofrece. No creo que optemos por C++ puesto que aunque sería más cómodo por poder crear clases (de números complejos, etc...), no todo el mundo lo podría compilar en su casa.
NECESITAMOS que escribas y nos cuentes cuáles de estos campos son de tu mayor interés para empezar por alguno de ellos. También necesitamos sugerencias para hacer los artículos de manera que te sientas lo más a gusto posible. |
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