Reporte Proyecto Final Ecualizador de 5 Bandas

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Ecualizador de 5 bandas

Text of Reporte Proyecto Final Ecualizador de 5 Bandas

  • UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO

    FACULTAD DE INGENIERA

    Sistemas Electrnicos Lineales

    Reporte Trabajo Final:

    Ecualizador de 5 canales con vmetro y amplificador Sonidero pafiestas

    Semestre 2016-1

    Grupo: 2

    Integrantes:

    Hernndez Resndiz Christopher

    Salas Ramrez Gerardo Ivn

    Snchez Gamboa Jorge Alberto

    Fecha de entrega: jueves 26 de noviembre de 2015

  • Facultad de Ingeniera Ingeniera Mecatrnica

    Introduccin

    El amplificador operacional es un dispositivo lineal de propsito general el cual tiene

    capacidad de manejo de seal desde f=0 Hz hasta una frecuencia definida por el fabricante;

    tiene adems lmites de seal que van desde el orden de los nV, hasta unas docenas de

    voltio (especificacin tambin definida por el fabricante). Los amplificadores operacionales

    se caracterizan por su entrada diferencial y una ganancia muy alta, generalmente mayor

    que 105 equivalentes a 100 db. El A.O es un amplificador de alta ganancia directamente

    acoplado, que en general se alimenta con fuentes positivas y negativas, lo cual permite que

    tenga excursiones tanto por arriba como por debajo de tierra (o el punto de referencia que

    se considere). El nombre de Amplificador Operacional proviene de una de las utilidades

    bsicas de este, como lo son realizar operaciones matemticas en computadores analgicos

    (caractersticas operativas). El Amplificador Operacional ideal se caracteriza por:

    1. Resistencia de entrada,(Ri), tiende a infinito.

    2. Resistencia de salida, (Rf), tiende a cero.

    3. Ganancia de tensin de lazo abierto, (A), tiende a infinito

    4. Ancho de banda (BW) tiende a infinito.

    5. Vout = 0 cuando v+ = vYa que la resistencia de entrada, Ren, es infinita, la corriente

    en cada entrada, inversora y no inversora, es cero.

    Amplificador de sonido

    En los amplificadores de estreo, se utiliza un circuito monoltico de clase AB, el cual puede

    llegar a proveer hasta 15W de salida con una carga de 8 Ohms, el cual es conocido como

    TDA2030.

    Este integrado, ofrece una alta corriente de salida y muy baja distorsin armnica. Se

    alimenta con fuente dual, por esta razn, el diseo de la fuente de alimentacin de este

    amplificador, es un Doblador de voltaje que convierte la corriente alterna a directa, y

    adems como su nombre lo indica, la duplica. Esto evita el tener que conseguir un

    transformador con TAP central, slo basta con un transformador de 12 voltios a 4 amperios

    sencillo, para que funcione perfectamente.

  • Facultad de Ingeniera Ingeniera Mecatrnica

    Vumetro rtmico

    Tambin se realiz la implementacin de un vumetro rtmico, el cual es una configuracin

    de leds y comparadores de ventana, los cuales tienen un rango el cual permite encender las

    luces dependiendo de los voltajes que se le suministran.

    Un comparador de ventana permite saber si una seal o nivel de tensin est dentro o fuera

    de un lmite aceptable de voltajes previamente definido.

    Con ayuda de un comparador (amplificador operacional) que controle el nivel de voltaje

    superior y otro comparador que controle el nivel de voltaje inferior, se puede implementar

    un comparador de ventana.

    El nivel de tensin / voltaje que se desea censar (Vin) se aplica a la entrada inversora del

    amplificador operacional que controla el lmite superior (ver Vh) y tambin a la entrada no

    inversora del amplificador operacional que controla el lmite inferior (ver VL).

    Estableciendo el voltaje lmite superior y el voltaje lmite inferior en los terminales Vh y Vl,

    se define el rango de voltajes para el cual la salida del comparador de ventana estar activa.

    De esta manera entre ms alto sea el voltaje requerido en la bocina, prender un mayor

    nmero de leds.

    Ecualizador

    Es un dispositivo que modifica el contenido en frecuencias de la seal que procesa (por

    ejemplo una cancin). Es decir, cambia las amplitudes de sus coeficientes de Fourier lo que

    se traduce en diferentes volmenes para cada frecuencia. De un modo domstico

    generalmente se usa para reforzar ciertas bandas de frecuencias,ya sea para compensar la

    respuesta del equipo de audio (amplificador +parlantes) o para ajustar el resultado a gustos

    personales.

    Explicacin de los sonidos que se encuentran en cada rango de frecuencias:

    63 Hz Destaca los sonidos graves masivos como los de tambores,rganos, etc. Da sensacin de grandiosidad

    125 Hz Subiendo da sensacin de plenitud. Si bajas aumenta la transparencia.

  • Facultad de Ingeniera Ingeniera Mecatrnica

    250Hz Bajando el mando disminuye posible eco.

    500 HZ Aumenta la fuerza del sonido. Si se baja da la sensacin de que el sonido no es completo.

    1 KHZ Acta sobre la voz del cantante. se puede dejar casi inaudible

    2 kHz Estimula el odo. Puede dar sensacin metlica, entonces hay que disminuirlo.

    4 kHz Si est muy alto puede dar tambin sensacin metlica y dura.

    8 kHz Aumenta la brillantez de instrumentos de cuerda y viento.

    16 kHz Aumenta la presencia de sonidos sutiles, como platillos,tringulos, etc.

    Objetivo

    Realizar un ecualizador de 5 canales utilizando amplificadores operacionales, aplicando los

    conocimientos adquiridos a lo largo del curso.

  • Facultad de Ingeniera Ingeniera Mecatrnica

    Material

    Amplificador de sonido de 15W

    TDA2030

    Potencimetro de 50k

    Resistencias 100k, 22k, 47k, 1, y 1.5k

    Capacitores 10uF, 4.7uF, 0.1uF, 100uF, 47uF y 0.22uF

    Vocina de 4

    Vumetro rtmico

    Leds (5 verdes, 3 amarillos y 2 rojos)

    LM3914

    Potencimetro de 100k

    Resistencia 100k

    Ecualizador de 5 bandas

    Amplificadores operacionales (12)

    Resistencias 10k, 20k, 150k, 39k, 6.8k, 4.7k, 2.2k, 1k y 330

    Capacitores 100nF, 47nF y 15nF

  • Facultad de Ingeniera Ingeniera Mecatrnica

    Desarrollo y clculos

    En este apartado se muestra cmo es que el circuito realizado con amplificadores

    operacionales, se prob para demostrar su buen funcionamiento, con lo que se tendra

    plena confianza en el momento de la entrega.

    En este proyecto se desarroll un ecualizador de cinco bandas construyndose por cinco

    filtros pasa-banda y la configuracin de realimentacin mltiple o de Rauch.

    Para poder disear un filtro se tienen que tener en consideracin ciertos parmetros de

    diseo como son el ancho de banda, la frecuencia central, las frecuencias de corte superior

    e inferior y el factor de calidad. Para poder determinar todos estos parmetros se utilizan

    las siguientes expresiones:

    Donde para un filtro pasa-banda:

  • Facultad de Ingeniera Ingeniera Mecatrnica

    Si para todos los filtros hacemos que C3=C4=C lograremos que el clculo de los resistores y

    capacitores sea ms sencillo.

    Filtro pasa-banda 1.

    C=100nF, R1=20k, R2=160k y R5=40k

    Filtro pasa-banda 2

    C=47nF, R1=20k, R2=7.5k y R5=40k

    Filtro pasa-banda 3

    C=47nF, R1=5k, R2=2.2k y R5=10k

    Filtro pasa-banda 4

    C=10nF, R1=5k, R2=2.2k y R5=10k

  • Facultad de Ingeniera Ingeniera Mecatrnica

    Filtro pasa-banda 5

    C=15nF, R1=1k, R2=330k y R5=2.2k

    Los clculos que se hicieron para cada uno de los componentes de los filtros pasa-banda se

    realizaron de dos formas, la primera fue realizando un programa en Excel en donde se

    coloque datos y arroje resultados y la segunda calculando a mano para compararlos con

    los de excel.

    Una vez que se dise cada filtro, el siguiente paso fue armar fsicamente el vmetro, el

    amplificador de sonido y el ecualizador.

  • Facultad de Ingeniera Ingeniera Mecatrnica

    Para el ecualizador se tom la configuracin de la referencia que se muestra al ltimo, a

    continuacin se observa la configuracin para el ecualizador.

    Diagrama y simulaciones

    El circuito consta de tres partes

    Amplificador de sonido de 15W

    Vmetro rtmico

    Ecualizador de 5 bandas

    Enseguida se muestran los diagramas realizados en proteus y las simulaciones

    correspondientes a cada una de las partes mencionadas anteriormente.

  • Facul