La empresa Sound Master, produce amplificadores de baja potencia y
los comercializa en el mercado musical de grupos juveniles, como
función adicional los amplificadores tienen un ecualizador de 3 bandas
(Filtros pasivos), para distribuir las diferentes frecuencias por tres
canales diferentes en sus amplificadores y así conectar a su salida
parlantes de 6 ohmios, para lo cual se hace necesario el diseño de los
circuitos pasabandas de acuerdo a los requerimientos del cliente
Diseñar un ecualizador pasivo para el problema propuesto, el cual debe filtrar las siguientes frecuencias de corte para cada uno de sus anchos de banda, Pasa Bajas de 0Hz a 500Hz, pasa bandas 1, de 500Hz a 2500Hz, pasa bandas 2, de 2500Hz a 10000Hz, pasa altas de 10000Hz, lo anterior teniendo en cuenta que se aplicara cada señal de salida a parlantes los cuales tienen impedancias de 10 ohmios cada uno.
Respuestas
El circuito es el de la imagen adjunta, compuesto por cuatro filtros Butterworth de primer orden y un circuito sumador.
Explicación:
El Ecualizador es un sistema que modifica el volumen de las señales que en él ingresan en función de la frecuencia permitiendo poner énfasis en ciertos tonos, de modo que en este ejercicio desarrollamos un ecualizador pasivo analógico que se compondrá de:
- Filtro pasabajos de 0 a 500Hz
- Filtro pasabanda de 500 a 2500Hz
- Filtro pasabanda de 2500Hz a 10000Hz
- Filtro pasaaltos de 10000Hz.
- Control de volumen para cada etapa.
- Mezclador lineal o sumador para todas las señales.
El filtro pasabajos es un circuito RC donde la señal de salida se toma entre terminales del capacitor, en este caso es un filtro de Butterworth de primer orden. Su ecuación es:
Siendo wc la pulsación angular de corte, R el resistor y C el capacitor (que elegimos adoptar en 10nF para eliminar un grado de libertad.).
Tomamos como valor estándar 33kΩ para R1.
El filtro pasaaltos de 10KHz será también una red RC donde la señal de salida se toma en terminales del resistor, la ecuación es la misma y también adoptamos su capacitor en 10nF:
Tomamos como valor estándar 1,5kΩ para R2.
Los filtros pasabandas se implementarán como un pasabajos y un pasaaltos en cascada, de modo que el filtro de 500 a 2500 Hz será un pasabajos a 500Hz que calculamos al principio seguido de un pasaaltos a 2500Hz, adoptando para el capacitor de este último un valor de 10nF:
Tomamos como valor estándar 6,8kΩ para R3 mientras que R4 es de 33kΩ.
Para el filtro de 2500 a 10.000 ponemos un pasabajos a 10.000 Hz y un pasaaltos a 2500Hz en cascada, cuyos valores de R y C ya calculamos antes, para ambos adoptamos un valor del capacitor de 10nF y nos da para el pasabajos un valor de 6,8kΩ para R5 y para el pasaaltos, 1,5kΩ para R6.
Por último las cuatro señales son ingresada a un circuito sumador, un circuito basado en un amplificador operacional cuya salida es igual a la suma de sus entradas:
Donde Rf es la resistencia de realimentación y Ri son las resistencias de entrada que pueden ser variables para poder cambiar el nivel de volumen de cada canal. Las resistencias de entrada al mezclador deben ser mucho más altas que la de los filtros a fin de afectar lo menos posible la respuesta en frecuencia de estos.
Como la salida será conectada a parlantes de 10 Ohmios se debe acoplar a la salida una etapa de potencia como por ejemplo una basada en el circuito integrado LM386 capaz de proporcionar 1 watt o circuitos integrados amplificadores con mayor capacidad. La fuente de alimentación del mismo se elige en función de la potencia de salida. mediante la fórmula:
En la actualidad la ecualización de señales se suele manejar mediante filtros digitales.
