Amplificador de microfono, (circuito emisor- emisor acoplamiento capacitivo)

PREAMPLIFICADOR PARA LA SEÑAL DE AUDIO DE UN MICRÓFONO.

Señales de audio

           Fig1: Conversión de ondas sonoras por medio de un micrófono a una señal eléctrica de audio.

                             

En la  figura 1. Se muestra como el micrófono convierte las ondas sonoras en una señal de audio La meta es tener va­riaciones en voltaje y corriente que puedan amplificarse. La frecuencia de la señal de audio es la misma que la de las ondas sonoras, incluidas las componentes armónicas.

La amplitud de las variaciones de AC en la señal de audio, pueden aumentarse en magnitud me­diante la implementación de un amplificador amplificador. Los transistores en cas­cada pueden ayudarnos a amplificar ya que podemos obtener una ganancia  de corriente y voltaje de 100. 1000 o aún 1 000 000.

Después de suficiente amplificación de la señal de audio se acopla al altavoz. El cono vibrante del altavoz convierte las variaciones eléctricas en ondas sonoras que pueden ser percibidas por el oído humano. Se tiene otra vez el sonido original, pero con aumento en amplitud o intensidad. Puede amplificarse suficientemente un débil suspiro para reproducirlo como un sonido intenso, aun en tan gran espacio, como por ejemplo un estadio.

Comparación de las señales de audio y las ondas sonora

En la figura 2 se muestran las variaciones de una onda sonora con la fre­cuencia de 1000 Hz La señal es una variación en la presión del aire. La velocidad de propagación es relativamente baja, a 334.43 metros por segundo, porque las perturbaciones deben moverse a través del medio fisico de aire.

Fig. 2. Ondas sonoras producidas por una lengüeta vi­brando, a) Compresión y rarefacción de moléculas del aire, que propagan el sonido en todas direcciones, b) Ciclo de las variaciones de la presión del aire, en un punto en el espacio, pero que cambian respecto al tiempo. El periodo T es 1 ms, y f es

1 000 Hz para este ejemplo, c) Ciclo de las variaciones de la presión del aire, en un tiempo dado, respecto a la distancia de la fuente

Transductores electromecánicos

 Los mi­crófonos y los altavoces son dos ejemplos comunes de transductores electromecánicos Un transductor es capaz de convertir una forma de energia en otra. El altavoz transforma energía eléctrica, en forma de una comente de señal de audio, en energía mecánica como ondas sonoras de variación de presión en el aire. La conversión se realiza por me­dio de una bobina móvil fijada en un cono vi­brante Un micrófono convierte las ondas sonoras en una señal eléctrica de audio en donde  su función es opuesta a la del altavoz.

Intervalo de frecuencia de las señales AF

La mayoría del equipo de audio no opera en el intervalo completo de las frecuencias audibles (16 a 16 000 Hz).  La razón es que las frecuencias endentadamente altas o bajas son más difíciles de procesar en los amplificadores y transductores. Además, la región completa de frecuencias suele no ser necesaria. Los teléfonos generalmente están en el intervalo restringido de 250 a 2 750 Hz. sin embargo, el habla es entendible. Para la música y un habla más natural, no obstante, se proporciona mucho mejor calidad con un intervalo de AF de 250 a 8 000 Hz. Los discos fonográficos y las grabadoras de cintas generalmente no tienen frecuencias superiores 3 15 kHz, en general, en equipo de audio puede considerarse un intervalo completo de frecuencia de 50 a 15 000 Hz. Este intervalo se usa en la banda comercial de radio-emisión, de MF de alta fidelidad.

Debe notarse que la extensión del intervalo de frecuencia no siempre es deseable, cuando se amplifican muy bajas frecuencias, es mucho más difícil reducir el efecto de la interferencia del murmullo de 60 Hz de la línea de potencia de ac. También el suministro de potencia de cc debe tener un voltaje de salida muy estable. En el extremo opuesto, cuando se amplifican frecuencias muy altas, es más difícil reducir el efecto de la interferencia de ruido. Finalmente los transductores en general tienen una salida muy baja en los extre­mos de su respuesta de frecuencia.

Micrófonos

El micrófono conviere el sonido en una señal eléctrica de audio. Un microfono dinámico usa el mismo piincipio que un altavoz dinamico, peto a la inversa. De hecho, si se habla en un altavoz pe­queño, una senal de audio de salida puede tomarse de los terminates de la bobina movil. Este es el método para los sistemas de intercomunicación en los cuales se habla y se escucha en la misma uni­dad. Para lograr mejor respuesta de frecuencia y características direccionales, sin embargo, hay muchos tipos especializados de micrófonos, como el dinamico de cristal o de ceramica, de de capacitor, y los tipos de carbón Pueden ser muy pequeños como d micrófono de solapa o el micrófono de garganta.

Micrófonos magnéticos: El micrófono mag­nético o dinámico es probablemente el tipo más co­mún Tiene una pequeña bobina móvil con muchas vueltas de alambre tan fino como el número 48. Un imán permanente proporciona el flujo de campo fijo.

Un diafragma corresponde al cono de papel en un altavoz dinámico Cuando las ondas de sonido inciden en él, el diafragma mueve la bobina hacia adentro y hacia afuera. El movimiento es unas po­cas centésimas de milímetro, pero una pequeña co­mente de señal se induce en la bobina móvil y se convierte en la salida de audio.

La respuesta de frecuencia de los micrófonos di­námicos generalmente es de 50 a 15 000 Hz. Este intervalo se considera bueno para una alta calidad de reproducción. La impedancia de la bobina es de 4 a 150Ω. EI nivel de la señal de salida es de cerca 1 mV.

Fig. 3 Micrófono magnético

CIRCUITO PREAMPLIFICADOR DE AUDIO

El preamplificador se usa para niveles muy bajos de señal de audio, como la salida de un micrófono magnético, fonocaptor o cabeza de cinta. La señal típica de entrada de audio es de 1 a 5 mV. Un cir­cuito preamplificador consiste en amplificadores con acoplamiento RE, como se muestra en la fi­gura 4. Debido a la pequeña señal, sin em­bargo, se requiere especial atención para reducir el zumbido y el ruido. Se usa una terminal blindada para la entrada con el fin de no captar zumbido. También, el voltaje del colector y la corriente del emisor son bajas para reducir el ruido aleatorio generado en el transistor. Es necesaria la operación clase A para tener mínima amplitud de distorsión.

En la figura 4 Ql y Q2 son amplificadores de emisor común en cascada. La señal de entrada de la línea blindada está acoplada por C1 a la base de Ql. La base amplificada de Ql se acopla por C3 a la base de Q2. Finalmente, C₄ acopla la salida del colector de Q1 al circuito siguiente, el cual in­cluye usualmente etapas de excitación y de salida de potencia para el altavoz. La ganancia global de vol­taje del preamplificador es de 1 000 a 5 000.

Todos los capacitores de acoplamiento de audio son de 5 uF electrolíticos. R4 es la carga de colec­tor para Ql, con R₇ para Q2. Ambas etapas usan autopolarización de emisor para la estabilización y un divisor de voltaje para la polarización de la base. Cada etapa tiene un voltaje neto VRE de 0.6 V para la polarización clase A en transistores de silicio.

Nótese los bajos valores del voltaje de colector. E1Vce para Q1 es 6 — 1 = 5V. La etapa opera con i_(: de 1 mA. Su /_í( para corriente de polari­zación es 20 uA.

Para Q2, el Vce es 7.8 - 2.8 = 5V. La etapa opera con de 6 mA. Su l_b para corriente de polarización es de 100 u A.

Fig 4. Amplificador con acoplamiento capacitivo Ec-Ec, para un preamplificador de audio

Para el circuito de salida se acopla un amplificador de potencia, amplificador de potencia, lo que hace este es suministrar suficiente corriente, a la señal pre amplificada de audio, para la salida de audio del altavoz.

[1] Bernard Grob; “Circuitos electrónicos y sus aplicaciones”, Impreso en México. Año: 1983, Páginas: 94-95