Diseño de ecualizador de 5 bandas

Análisis de Circuitos 2

diciembre de 2011

Ecualizador de 5 bandas

Karen Mireille González Hernández Alfonso Jiménez López Ana Esperanza Sanz López

Planteamiento del problema

Enunciado: diseñar e implementar un dispositivo que permita dividir la banda audible en 5 sub-bandas ajustables independientemente. El alumno investigará cuáles son las frecuencias adecuadas para la divisióndel espectro audible. Este sistema deberá estar alimentado a través de una fuente de voltaje construida por el alumno. Objetivo: diseñar e implementar un ecualizador de 5 bandas. El alumno será capaz de analizar y sintetizar filtros que usan el amplificador operacional como elemento activo y podrá aplicarlos en un ecualizador de 5 bandas.

Análisis y diseño teórico
Fuente de CD Esquemático:Diagrama 1.0: Esquemático del PCB de la fuente de DC

BOM:  2 condensadores electrolíticos a 16V de 4700µF

      

1 LED rojo 1 LED verde 2 condensadores cerámicos de 100 nF 2 resistencias de 1KΩ Puente de 4 diodos Rectificador de voltaje mod. 7812 Rectificador de voltjae mod. 7912

Layout:

Diagrama 1.1: layout del PCB de la fuente de DC

A manera de nota: al cambiar de losoriginalmente rectificadores de 15V a 12V, las salidas que se indican en el layout como de ±15V son en realidad de ±12V.

Proceso de selección de bandas Se partió como base de un ecualizador de 10 bandas, se estimaron los rangos de cada banda como se observa a continuación:

Tabla 1.0 Frecuencias centrales de ecualizador de 10 bandas y sus anchos de banda

De ahí se basó la primera idea dela frecuencia de corte de los pasa-bajas [83 Hz] y pasa-altas [5440 Hz], de manera similar se eligieron las centrales y anchos de banda de los pasa-bandas. Una vez elegidas las estructuras de los filtros, ya que simulamos sus comportamientos y observamos el espectro de frecuencias admitidas hicimos ligeros cambios como ampliar anchos de banda y mover ligeramente frecuencias de corte. Inicialmentese había elegido topología Sallen Key para todos los filtros, pero por recomendación de otros compañeros sobre el uso de multiple feedback para mayor estabilidad y factor Q, cambiamos todos los filtros de Sallen Key a multiple feedback. Nuestras bandas tienen una cierta coherencia teórica con las frecuencias que abarcan los tres tonos principales y se ve que se abarcan las octavas audibles:
“Elespectro audible podemos subdividirlo en función de los tonos: 1. Tonos graves (frecuencias bajas, correspondientes a las 4 primeras octavas, esto es, desde los 16 Hz a los 256 Hz).

2. Tonos medios (frecuencias medias, correspondientes a las octavas quinta, sexta y séptima, esto es, de 256 Hz a 2 kHz). 3. Tonos agudos (frecuencias altas, correspondientes a las tres últimas octavas, esto es, de 2kHz hasta poco más de 16 kHz). El valor máximo de las frecuencias de cada octava es el doble del de la anterior. 1. La primera y segunda octava (los tonos más graves, 16 - 64 Hz). No todas las personas son capaces de percibirlos, depende de la sensibilidad del oído de cada persona. 2. La tercera y cuarta octava (tonos graves medios, 64 - 250 Hz). 3. La Quinta, Sexta y Séptima octava (tonosmedios, 250 Hz – 2.000 Hz). Contienen el tono fundamental y los primeros armónicos de la mayoría de las fuentes sonoras. 4. La octava octava (tonos agudos, 2.000 Hz – 4.000 Hz). Comprende el margen en que el oído humano tiene mayor sensibilidad. 5. La novena y décima octava (tonos agudos de frecuencia alta, 4.000 a 16.000 Hz). La undécima octava (los tonos más agudos del espectro audible, por encima delos 16.000 Hz). No todas las personas son capaces de percibirlos, depende de la sensibilidad del oído de cada persona.”

Filtro pasa-bajas: Frecuencia de corte de 130 Hz Estructura: tipo Butterworth 4to orden, topología multiple feedback

Función de transferencia: Partiendo de la topología multiple feedback de un pasa-bajas:

Diagrama 2.0 Pasa-bajas de topología multiple feedback

La...