Trabajo de grado · 2014
Amplificación pre amplificación y procesamiento de las señales de audio
En esta obra se desea plantear o exponer de forma clara los conceptos y parámetros técnicos correspondientes al tema de la amplificación preamplificación y procesamiento de las señales de audio, entre ellas algunas de las técnicas más utilizadas para suprimir interferencias en la señal como el ruido, métodos para añadir efectos, dispositivos de ecualización entre otros. Abarcando desde los procesos de recolección de la señal por medio de micrófonos, hasta el nivel de reproducción por medio de altavoces. El proyecto se encuentra dividido en ocho capítulos donde se representan las características de funcionamiento, parámetros representativos y diseño de algunas de las etapas por las cuales se desplaza una señal de audio para su pertinente reproducción amplificada. La redacción de los capítulos presentes en el documento amplificación preamplificación y procesamiento de las señales de audio, se encuentra basada en la consulta y compresión de diferentes tipos de libros, publicaciones, páginas de internet, etc. concernientes al tema de audio Hi Fi (alta fidelidad). Al final de cada capítulo se presentan las referencias utilizadas para la elaboración del mismo, con el fin dar el crédito necesario a cada uno de los autores, al igual que una serie de preguntas o ejercicios basados en el tema abordado. El documento no es un texto en el cual se especifique como llegar a efectuar mantenimiento en los distintos tipos de sistemas de audio, este solo trata de mostrar de forma conceptual el procesado de audio. En su totalidad el libro está dirigido a la comunidad estudiantil y docente de la Universidad Pontificia Bolivariana que tenga algún interés en incursionar en el interesante campo del procesado de señales de audio. Proporcionando por medio de este una completa guía de consulta teórica y elemento bibliográfico que sirva de base conceptual para futuras propuestas de proyectos en la institución.
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Contenido
- RESUMEN GENERAL DE TRABAJO DE GRADOp. 27
- GENERAL ABSTRACT OF WORK OF GRADEp. 29
- CAPÍTULO 1 TRANSDUCTORES UTILIZADOS EN AUDIOp. 32
- 1.1 INTRODUCCIÓNp. 30
- 1.2 MICRÓFONOSp. 32
- 1.2.1 Características técnicas de los micrófonosp. 33
- 1.2.1.1 Sensibilidadp. 33
- 1.2.1.2 Respuesta en frecuenciap. 34
- 1.2.1.3 Directividadp. 35
- 1.2.1.4 Nivel de ruidop. 36
- 1.2.1.5 Relación señal a ruidop. 36
- 1.2.1.6 Impedancia de salidap. 37
- 1.2.1.7 Rango dinámicop. 37
- 1.2.1.8 Distorsiónp. 37
- 1.2.1.9 Límite de saturaciónp. 38
- 1.2.2 Clasificación general de los micrófonosp. 38
- 1.2.2.1 Micrófonos de presiónp. 38
- 1.2.2.2 Micrófonos de gradiente de presiónp. 39
- 1.2.2.3 Micrófonos combinados de presión y gradiente (Fig.1.5)p. 39
- 1.2.3 Micrófonos según su principio de transducciónp. 40
- 1.2.3.1 Micrófonos de resistencia o de carbónp. 40
- 1.2.3.2 Micrófonos de cristal o piezoeléctricosp. 40
- 1.2.3.3 Micrófonos dinámicos o de bobina móvilp. 40
- 1.2.3.4 Micrófonos de cintap. 41
- 1.2.3.5 Micrófonos de condensador (Fig. 1.7)p. 41
- 1.2.3.6 Micrófonos electretp. 42
- 1.3 ALTAVOCESp. 23
- 1.3.1 Características técnicas del altavozp. 43
- 1.3.1.1 Sensibilidadp. 33
- 1.3.1.2 Respuesta en frecuenciap. 34
- 1.3.1.3 Directividadp. 35
- 1.3.1.4 Impedanciap. 45
- 1.3.1.5 Rendimiento o eficienciap. 45
- 1.3.1.6 Potencia eléctricap. 45
- 1.3.1.7 Distorsiónp. 37
- 1.3.2 Principio de funcionamientop. 46
- 1.3.3 Clasificación de los altavocesp. 46
- 1.3.3.1 Altavoz dinámico o de bobina móvilp. 46
- 1.3.3.2 Altavoz electrostáticop. 47
- 1.3.3.3 Altavoz planop. 47
- 1.3.3.4 Altavoz de cintap. 48
- 1.3.3.5 Altavoces piezoeléctricosp. 48
- 1.3.4 Clasificación de altavoces según el rango de frecuenciap. 49
- 1.3.4.1 Wooferp. 49
- 1.3.4.2 Midrangep. 49
- 1.3.4.3 Tweeterp. 49
- 1.3.5 Cajas acústicasp. 50
- 1.3.5.1 Bafle infinito (Fig. 1.13)p. 50
- 1.3.5.2 Caja cerrada (Fig. 1.14)p. 51
- 1.3.5.3 Caja bass réflex (Fig. 1.15)p. 51
- 1.3.5.4 Caja con radiador pasivop. 52
- 1.3.5.5 Caja pasa banda (Fig. 1.16)p. 52
- 1.3.5.6 Caja de laberintop. 52
- 1.3.5.7 Caja de línea de transmisiónp. 53
- 1.4 AURICULARESp. 53
- 1.4.1 Clasificaciónp. 54
- 1.4.1.1 Auriculares abiertosp. 54
- 1.4.1.2 Auriculares cerradosp. 54
- 1.4.1.3 Auriculares intrauralesp. 55
- 1.4.2 Beneficios y Peligrosp. 55
- 1.5 PREAMPLIFICACIÓNp. 56
- 1.5.1 Polarización directap. 57
- 1.5.2 Polarización por contrarreacción de tensiónp. 58
- 1.5.3 Polarización por divisor de tensiónp. 59
- 1.6 ACOPLAMIENTO ENTRE ETAPAS PREAMPLIFICADORASp. 60
- 1.6.1 Acoplamiento complementariop. 60
- 1.7 PREAMPLIFICADORES INTEGRADOSp. 61
- 1.7.1 Amplificador inversorp. 61
- 1.7.2 Amplificador no inversorp. 62
- 1.7.3 Amplificador inversor con ganancia variablep. 63
- 1.8 RESUMEN DEL CAPÍTULOp. 63
- 1.9 PREGUNTAS Y EJERCICIOSp. 64
- 1.10 BIBLIOGRAFÍAp. 64
- CAPÍTULO 2 FILTROS EN AUDIOp. 66
- 2.1 INTRODUCCIÓNp. 30
- 2.2 FILTROS ELÉCTRONICOS ANÁLOGOSp. 66
- 2.2.1 Filtros pasivosp. 67
- 2.2.2 Filtros activosp. 67
- 2.3 FILTRO IDEALp. 67
- 2.3.1 Filtro pasa bajo (Fig. 2.1)p. 68
- 2.3.2 Filtro pasa altop. 68
- 2.3.3 Filtro pasa banda (Fig. 2.3)p. 69
- 2.3.4 Filtro rechaza banda o elimina banda (Fig. 2.4)p. 70
- 2.3.5 Filtro pasa todo (Fig. 2.5)p. 70
- 2.4 FILTRO REALp. 70
- 2.4.1 Función de transferenciap. 71
- 2.4.2 Atenuaciónp. 71
- 2.4.2.1 Atenuación en la banda pasante y banda eliminadap. 71
- 2.4.3 Orden polos y respuesta en la región de transiciónp. 72
- 2.5 TIPOS DE RESPUESTA DEL FILTROp. 73
- 2.5.1 Respuesta Butterworthp. 73
- 2.5.2 Respuesta Chebyshev (Fig. 2.8)p. 74
- 2.5.3 Respuesta Bessel (Fig. 2.10)p. 75
- 2.5.4 Respuesta Chebyshev inversa (Fig. 2.11)p. 76
- 2.5.5 Respuesta elíptica (Fig. 2.12)p. 77
- 2.6.1 Orden de Butterworthp. 78
- 2.6.2 Polos de Butterworthp. 78
- 2.6.3 Orden de Chebyshevp. 79
- 2.6.4 Polos Chebyshevp. 79
- 2.7 COMPONENTES DEL FILTROp. 80
- 2.8 CONFIGURACIÓN CIRCUITAL DE FILTROSp. 81
- 2.8.1 Configuración Sallen-Keyp. 81
- 2.9 FILTROS DIVISORES DE FRECUENCIA O DE CRUCE (CROSSOVER)p. 87
- 2.9.1 Clasificaciónp. 54
- 2.9.2 Crossover pasivop. 87
- 2.9.2.1 Principio de funcionamientop. 46
- 2.9.3 Crossover activop. 90
- 2.10 RESUMEN DEL CAPÍTULOp. 63
- 2.11 PREGUNTAS Y EJERCICIOSp. 64
- 2.12 BIBLIOGRAFÍAp. 64
- CAPÍTULO 3 EFECTOS DE AUDIOp. 93
- 3.1 INTRODUCCIÓNp. 30
- 3.2 EFECTOS NATURALESp. 93
- 3.2.1 Ecop. 94
- 3.2.2 Reverberaciónp. 94
- 3.3 DISPOSITIVOS DE ECO Y REVERBERACIÓNp. 95
- 3.3.1 Cámaras de eco y reverberaciónp. 95
- 3.3.2 Placa de ecop. 96
- 3.3.3Reverberacion producida por resortesp. 96
- 3.3.4 Reverberación y eco producidos por un registro magnéticop. 97
- 3.4 REVERBERACIÓN DIGITAL (FIG. 3.2)p. 97
- 3.4.1Tipos de reverberaciónp. 98
- 3.4.1.1 Hallp. 98
- 3.4.1.2 Roomp. 98
- 3.4.1.3 Cathedralp. 98
- 3.4.1.4 Bathroomp. 98
- 3.4.1.5 Platep. 98
- 3.4.1.6 Springp. 98
- 3.4.1.7 Teathrep. 99
- 3.4.1.8 Chamberp. 99
- 3.4.1.9 Gatep. 99
- 3.4.1.10 Inversep. 99
- 3.4.1.11Voice roomp. 99
- 3.4.2 Parámetrosp. 99
- 3.4.2.1 Reverb time o decayp. 99
- 3.4.2.2 Pre-delay o initial delayp. 99
- 3.4.2.3 Early reflectionsp. 99
- 3.4.2.4 Size o dimensionp. 100
- 3.4.2.6 Densityp. 100
- 3.4.2.7 Livenessp. 100
- 3.4.3 Cuándo usar la reverbp. 100
- 3.5 REVERB DE CONVOLUCIÓNp. 101
- 3.6 EFECTOS DE RETRASO (DELAY)p. 101
- 3.6.1 Dispositivos Bucket brigade (BBD)p. 102
- 3.6.1.1 Reverberaciónp. 94
- 3.6.1.2 Chorus o corop. 103
- 3.6.1.3 Flangerp. 104
- 3.7 EFECTOS DE FASEp. 105
- 3.7.1 Vibratop. 106
- 3.8 TRÉMOLOp. 106
- 3.8.1 Generador controlado por voltajep. 107
- 3.8.2 VCA (amplificador controlado por voltaje)p. 107
- 3.9 FUZZp. 107
- 3.9.1 Conversión seno a cuadrada (SSC)p. 108
- 3.9.2 Recorte con diodosp. 108
- 3.10 RESUMEN DEL CAPÍTULOp. 63
- 3.11 PREGUNTAS Y EJERCICIOSp. 64
- 3.12 BIBLIOGRAFÍAp. 64
- CAPÍTULO 4 COMPRESORES Y COMPUERTASp. 112
- 4.1 INTRODUCCIÓNp. 30
- 4.2 RANGO DINÁMICO (FIG. 4.1)p. 113
- 4.3 COMPRESORp. 114
- 4.3.1 Nivel de threshold o umbralp. 114
- 4.3.2 Tiempo de ataquep. 115
- 4.3.3 Tiempo de relajación o liberaciónp. 115
- 4.3.4 Radio o relación de compresiónp. 115
- 4.4 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL COMPRESORp. 115
- 4.4.1 Efectos del tiempo de ataque y de relajación en la señalp. 116
- 4.5 USOS TÍPICOS DE LOS COMPRESORESp. 117
- 4.5.1 Ajustes del compresor en función de las aplicacionesp. 118
- 4.5.1.1 Guitarrasp. 118
- 4.5.1.2 Percusiónp. 118
- 4.5.1.3 Vocesp. 119
- 4.6 COMPRESORES ESTEREOFÓNICOSp. 119
- 4.7 COMPRESIÓN MUTLIBANDAp. 119
- 4.8 LIMITADORp. 119
- 4.9 COMPUERTASp. 120
- 4.9.1 Ajustes de compuertas en función de las aplicacionesp. 121
- 4.9.1.1 Tecladosp. 121
- 4.9.1.2 Guitarrasp. 118
- 4.9.1.3 Percusiónp. 118
- 4.9.1.4 Vocesp. 119
- 4.9.2 Expansoresp. 122
- 4.10 PRINCIPIO DE LOS DETECTORES DE NIVELp. 122
- 4.10.1 Conversión AC a DCp. 123
- 4.10.2 Ataque variablep. 123
- 4.10.3 Decaimiento variablep. 124
- 4.10.4 Umbral y radio variablep. 124
- 4.10.5 Detector de nivelp. 125
- 4.11 RESUMEN DEL CAPÍTULOp. 63
- 4.12 PREGUNTAS Y EJERCICIOSp. 64
- 4.13 BIBLIOGRAFÍAp. 64
- CAPÍTULO 5 AMPLIFICACIÓN DE AUDIO O DE POTENCIAp. 129
- 5.1 INTRODUCCIÓNp. 30
- 5.2 AMPLIFICADORES DE POTENCIAp. 130
- 5.2.1 Ganancia del amplificadorp. 130
- 5.2.2 Potencia máxima de salidap. 130
- 5.2.3 Nivel de señalp. 131
- 5.2.4 Ancho de banda de potenciap. 131
- 5.2.5 Sensibilidadp. 33
- 5.2.6 Eficiencia del amplificadorp. 132
- 5.2.7 Respuesta en frecuenciap. 34
- 5.2.8 Distorsiónp. 37
- 5.2.8.1 Distorsión de fasep. 132
- 5.2.8.2 Distorsión de frecuenciap. 132
- 5.2.8.3 Distorsión de amplitudp. 132
- 5.2.8.4 Distorsión de cruce por cerop. 133
- 5.2.8.5 Distorsión por intermodulación (IMD)p. 133
- 5.2.9 Rango dinámicop. 37
- 5.2.10 Velocidad de respuestap. 133
- 5.2.11 Impedancia de entradap. 134
- 5.2.12 Impedancia de salidap. 37
- 5.2.13 Factor de amortiguamiento (F.A)p. 134
- 5.2.14 Relación señal a ruidop. 36
- 5.2.15 Nivel de saturación de entradap. 135
- 5.2.16 Respuesta de fasep. 135
- 5.2.17 Acoplamientop. 135
- 5.3 CLASIFICACIÓN DE LOS AMPLIFICADORES DE POTENCIAp. 136
- 5.3.1 Amplificador clase Ap. 136
- 5.3.1.1 Amplificador clase A con acoplo directo a la cargap. 136
- 5.3.1.2 Amplificador clase A acoplado con transformador (Fig. 5.7)p. 139
- 5.3.1.3 Comparación entre acople directo y mediante transformadorp. 144
- 5.3.2 Amplificador clase B (Fig. 5.10)p. 144
- 5.3.3 Amplificador clase ABp. 145
- 5.3.3.1 Diseño del amplificadorp. 137
- 5.3.3.2 Polarización del circuito de clase ABp. 148
- 5.3.4 Amplificador clase Cp. 149
- 5.3.4.1 Principio de funcionamientop. 46
- 5.3.5 Amplificador clase D (Fig. 5.15)p. 150
- 5.3.5.1 Principio de funcionamientop. 46
- 5.3.5.2 Diseño del amplificadorp. 137
- 5.4 DISTORSIÓN DEL AMPLIFICADORp. 156
- 5.4.1 Componentes armónicos de una señal distorsionadap. 156
- 5.4.2 Distorsión armónica total (THD)p. 157
- 5.5 RESUMEN DEL CAPÍTULOp. 63
- 5.6 PREGUNTAS Y EJERCICIOSp. 64
- 5.7 BIBLIOGRAFÍAp. 64
- CAPÍTULO 6 ECUALIZADORES Y ECUALIZACIÓN DE AUDIOp. 161
- 6.1 INTRODUCCIÓNp. 30
- 6.2 ECUALIZADORp. 162
- 6.2.1 Tipos de filtros utilizados en ecualizadoresp. 162
- 6.2.1.1 Filtro pasa bajop. 162
- 6.2.1.2 Filtro pasa altop. 68
- 6.2.1.3 Filtro pasa bandap. 163
- 6.2.1.4 Filtro rechaza bandap. 163
- 6.2.2 Tipos de ecualizadoresp. 164
- 6.2.2.1 Ecualizador Shelving (Fig. 6.5)p. 164
- 6.2.2.2 Ecualizador semi-paramétrico (Fig. 6.6)p. 164
- 6.2.2.3 Ecualizador paramétrico (Fig. 6.7)p. 165
- 6.2.2.4 Ecualizador dinámico (Fig. 6.8)p. 166
- 6.2.2.5 Ecualizador gráficop. 166
- 6.2.2.5.1 Distribución de bandasp. 167
- 6.2.2.5.2 Ajuste de gananciap. 167
- 6.2.2.5.3 Aplicacionesp. 168
- 6.3 TERMINOLOGÍA DE LA ECUALIZACIÓNp. 168
- 6.3.1 Roll-offp. 168
- 6.3.2 Shelfp. 168
- 6.3.3 Frecuencia centralp. 168
- 6.3.5 In/Outp. 169
- 6.3.6 Gananciap. 169
- 6.3.7 Factor de calidad Q o selectividadp. 169
- 6.3.8 Pasa bandap. 169
- 6.3.9 Elimina bandap. 170
- 6.3.10 Bandap. 170
- 6.3.11 Altura o tonop. 170
- 6.3.12 Volumenp. 170
- 6.3.13 Timbrep. 170