Control de tonos II (tipo paralelo)

A continuación se muestra el proyecto control de tonos II (tipo paralelo). El circuito es el siguiente:

La función de transferencia aproximada a baja frecuencia es la siguiente:

Donde alfa es la variación del potenciómetro RpotA desde 0.0 hasta 1.0, el signo menos indica que la señal de salida se invierte con respecto a la señal de entrada. Y la función de transferencia aproximada para frecuencias altas es la siguiente:

Donde beta es un parámetro que indica la variación del potenciómetro RpotB. El signo menos indica que la señal de salida se invierte respecto a la señal de entrada. Las ecuaciones de diseño son las siguientes:

Tenga en cuenta

- Los valores del potenciómetro RpotA y del resistor R3 son libres (escoja los más adecuados). El valor del potenciómetro RpotB también es libre pero se debe cumplir la condición de que su valor sea menor o igual al valor de R3. Ambos potenciómetros RpotA y RpotB son lineales.

- Las frecuencias f±3dbL y f±3dbH son frecuencias en la que se nota audiblemente un aumento o disminución de las frecuencias bajas y altas, y normalmente se toman como referencia en el diseño de un circuito de control de tonos. Las ganancias A20Hz y A20kHz son las ganancias que se desea tener en las frecuencias de 20Hz y 20kHz que son los límites del espectro audible para un ser humano. AmaxL y AmaxH son las ganancias cuando la frecuencia es cero y cuando la frecuencia tiende a infinito.

- Un control de tonos es un ecualizador básico cuya función es aumentar o disminuir la magnitud de frecuencias bajas y/o altas con el fin de mejorar el audio en un determinado ambiente. Cuando ambos potenciómetros están en su valor medio el efector del control de tonos sobre la señal de entrada es nulo es decir que la señal de salida es la misma señal de entrada.

- Este circuito también se conoce con el nombre de “control de tonos baxandall modificado” debido a que su creador fue el ingeniero electrónico y de audio Peter Baxandall en el año 1952, y es modificado ya que el diseño original contaba con 3 capacitores mientras que este solamente tiene 2 capacitores.

- Para entender mejor se realizaran dos ejemplos.

Ejemplo 1. Diseñe un control de tonos con frecuencia f±3dbL de 120Hz y f±3dbH de 3.333kHz, ganancias A20Hz y A20kHz de ±14db.

Solución. Hallamos el valor de las ganancias en 20Hz y 20kHz:

Hallamos el valor de AmaxL:

Ahora hallamos el valor de AmaxH:

Se escoge RpotA de un valor de 20kΩ (se puede elegir del valor que se desee). Hallamos el valor de R1:

Se escoge R3 de un valor de 20kΩ (se puede escoger del valor que se desee). Hallamos el valor de R2:

Hallamos el valor de C1:

Y finalmente hallamos el valor de C2:

Se escoge que RpotB tenga el mismo valor que R3. El circuito es el siguiente:

Las simulaciones para diferentes valores de alfa y de beta para frecuencias entre 2Hz y 200kHz y para frecuencias entre 20Hz y 20kHz (espectro audible) son las siguientes:

En la simulación 1 se varia el valor de alfa desde 0.0 hasta 1.0 y beta se deja constante de un valor constante de 0.5, en la simulación 2 el valor de alfa se fija en 0.5 y el valor de beta se varía desde 0.0 hasta 0.5, en la simulación 3 alfa y beta se varían proporcionalmente desde 0.0 hasta 1.0 y la simulación 4 alfa se varía desde 0.0 hasta 1.0 y beta se varia desde 1.0 hasta 0.0. Se puede observar que las ganancias máximas y mínimas en 20Hz y 20kHz son ±14db además que las frecuencias de ±3db son 120Hz y 3300Hz.

Ejemplo 2. Diseñe un control de tonos con frecuencias f±3dbL de 225Hz y f±3dbH de 4.444kHz y ganancias A20Hz y A20kHz de ±12db.

Solución. Hallamos el valor de las ganancias A20Hz y A20kHz:

Hallamos el valor de AmaxL:

Hallamos el valor de AmaxH:

Se escoge RpotA de un valor de 20kΩ. Hallamos el valor de R1:

Se escoge R3 de un valor de 20kΩ.Hallamos el valor de R2:

Hallamos el valor de C1:

Y finalmente hallamos el valor de C2:

Se elige RpotB del mismo valor que R3. El circuito queda de la siguiente manera:

La simulación para diferentes valores de alfa es la siguiente:

En la simulación 1 se varia el valor de alfa desde 0.0 hasta 1.0 y beta se deja constante de un valor constante de 0.5, en la simulación 2 el valor de alfa se fija en 0.5 y el valor de beta se varía desde 0.0 hasta 0.5, en la simulación 3 alfa y beta se varían proporcionalmente desde 0.0 hasta 1.0 y la simulación 4 alfa se varía desde 0.0 hasta 1.0 y beta se varía desde 1.0 hasta 0.0.Se puede observar que la ganancias máximas y mínimas en 20Hz y 20kHz es de ±12db y que las frecuencias aproximadas de ±3db son 225Hz y 4400Hz.