[Guia] Audio

Audio
El audio es un tema que abarca muchos lugares, desde saber como hacer un control de volumen, hasta montar un equipo completo. en este caso vamos a tratar todos los temas convencionales dentro de lo usable y accesible.
Comenzaremos con saber como se llaman sus conectores, Como montar un control de volumen, como mezclar el audio, como visualizar el audio, como discriminar o controlar su espectro y ovbiamente como amplificar su señal y reproducirla en bafles.
La idea de estos manuales es mas que nada que tengan una idea practica, que se pueda aplicar ya que no se tocaran temas en donde llevar a cabo el proyecto sea costoso o muy laborioso.

Conectores
Detallare los tipos de conectores para entradas y salidas de audio, ya sean de baja señal o de potencia.
Jack TRS se llama TRS ya que son las siglas de tip, ring y sleeve o en castellano punta, anillo y mango, hace referencia a los conectores que son de tres vias, ya que tienen una punta como una via, un anillo como otra via y el mango que usualmente lo usamos como gnd que es la utlima via, vienen en tres medidas que puden ser a la vez de 2, 3 o 4 vias, las medidas son 2.5mm, 3.5mm y 6.3mm. a continuacion se mostrara una foto de estos conectores en 3 vias ya que es lo normal para el audio.



Cannon XLR-3 este conector es muy comun en entradas de microfono ya que a pesar de tener 3 vias solo se manda el audio en mono. esto es asi porque un pin se usa para gnd, y los otros dos pines se usan para mandar el canal mono de audio, pero con una diferencia, un pin va a mandar el audio mono a 0 y el otro va a mandar la misma señal pero invertida 180 esto es asi porque como se usa en audio profesional con cables muy largos y usualmente estas entradas estan cerca de lamparas de mucha potencia o equipos de audio de mucha potencia, se trata de que no se meta el ruido electrico en el cable por ello se manda la misma señal dos veces solo que la segunda esta invertida, de esta forma al ingresar la señal a la entrada de mic balanceada mediante un circuito de amplificador operacional, se ingresan las dos señales en un amp oper en configuracion diferencial de esta forma lo que hace es sacar la diferencia de la señal entre las dos señales desfasadas y esta diferencia que se quita con ese amp oper, es justamente el ruido, por eso se usa esta interface en audio pro que se llama entrada balanceada. tambien se puede usar para linea de audio en lugar de microfono y puede venir en otro conector por ejemplo el Jack TRS de 6,3mm.


RCA estos conectores que son los mas comunes en audio, son un estandar para lo que es entrada de linea que en algunos paises es de 200mVpp (0,2V pico a pico) y en otros paises es 1Vpp, pero lo mas normal es encontrarlo en 200mVpp.
solo es usado para ingresar audio aunque tambein puede usarse para extraer audio, con el mismo nivel de señal osea 200mVpp ya que seria entrada o salida de linea usualmente vienen en color Rojo y Blanco para dos canales.

SpeakON este conector tal vez no sea muy comun en equipos hogareños pero es muy comun en audio pro, o en potencias y bafles de alta potencia, es un conector de 4 bias que soporta arriba de 20A por lo que es usado en salidas de potencia de audio o en bafles de potencia.

Borneras Las borneras ya las conocemos tambien son las que vienen en los amplificadores y parlantes hogareños, pueden ser rotativas tipo tornillo o pueden ser de empalme rapido como las que tienen el boton.


Control de Volumen
El control de volumen es una piesa fundamental en un equipo de sonido, es lo que nos permite controlar el nivel de audio que deseamos escuchar. Existen muchos tipos de controles de volumen que pueden ser por potenciometros comunes o electronicos por CC (corriente continua),
A continuacion mostra el coneccionado basico de un control de volumen mono, pero el estereo es igual, ya que el audio estereo son dos canales iguales. Notese que uno de los pines del potenciometro ira a gnd, y el del centro lo usaremos hacia el amplificador y el de la derecha ira a la entrada, esto es asi porque nosotros estamos acostumbrados a subir el volumen girando el potenciometro hacia la derecha esto quiere decir que hacia la derecha acercamos la entrada del amplificador a la entrada de señal y si queresmos bajar el volumen lo giramos a la izquierda por ende acercamos la entrada del amplificador hacia gnd, por eso es el orden de los pines, el amplificador siempre debe quedar en el centro ya que si no queremos volumen, queremos que no meta ningun ruido ambiente entonces ponemos la entrada del amplificador a gnd.

Mezcladores
Los mezcladores como lo dice la palabra es para mezclar el audio, osea dejando de lado el trabajo de un Dj, esto nos puede servir para tener varias entradas por ejemplo conectar un diskman, un reproductor de mp3, una pc, etc.. y cada uno con su control de volumen que puede ser independiente o no, y todas estas fuentes de audio a un solo amplificador, con esto salvamos el tema de andar enchufando y desenchufando. Claro que se puede usar un selector de entrada tambien donde seleccionemos solo la entrada que queremos con un interruptor multiple. Pero tambien podemos tener por ejemplo 2 entradas de audio que no se controle el volumen de cada una de ellas (como en una consola mezcladora) sino que el volumen lo controlemos desde el dispositivo, por ejemplo controlar el volmuen de la pc o del mp3. Un ejemplo de esto es los parlantes edifier, que vienen con mas de una entrada para que podamos mantener enchufados mas de una fuente de audio.


Vumetros
Los vumetros son instrumentos para medir el nivel de audio que estamos escuchando, puede venir en varias formas y escalas, por ejemplo podria ser con un tubo CCFT, con LEDs, con instrumento de aguja, etc.. y la escala de medicion puede ser solo del 1 al 10 como tambien el nivel de potencia ejemplo 0,5W a 50W, o por ejemplo en dB que usualmente va de -26dB a +6dB.
Existen varias formas de hacer un vumetro y de conectar un vumetro, por ejemplo en el tema coneccion uno podria conectarlo a la entrada de señal del amplificador, a la salida de potencia del amplificador, o en algunos casos (mas acercandose a un audioritmo se puede conectar un microfono para que tome el sonido de ambiente). Tambien se los puede encontrar en distintos modelos, como pueden ser con integrados de vumetro, con integrados de amplificador operacional, con transistores...
A continuacion mostrare algunos circuitos practicos ya funcionando para conectar un vumetro a la entrada de audio de un amplificador, no pondre de los vumetros que van a la salida de potencia del audio, porque estos eran muy comunes en amplificadores que sus salidas eran clase AB osea un terminal del parlante a la salida y el otro a gnd, pero como hoy en dia esta de moda el amplificador integrado en clase H osea los dos teminales del parlante son amplificados y se conectan al integrado, ya el vumetro no funciona muy bien y hay que acomplejar el circuito, cosa que no es necesaria pudiendo conectarlo a la entrada de señal.
Particularmente me quedo con el de 5 leds, ya que tiene mucha mas ganancia que el de diez y funciona exelente.


Control de tonos filtrado
El filtrado y control de tonos o equalizado, es una parte que podria ayudarnos a el buen rendimiento de nuestro bafle, y tambien a ajustar a gusto o equalizar la onda de nuestra cancion que estemos escuchando.
Usualmente en amplificadores antiguos y hogareños el control se hacia en frecuencias Bajas, Medias y Altas, tambien se podia encontrar solo con control de Bajos y Altas, y como sabran tambien existian y existen los ecualizadores de por ejemplo 10 bandas o 15 o 20 o 25, buen las que el fabricante tenga ganas de poner. Todo esto tambien se consigue hoy, solo comente en la antigüedad porque hoy en dia encontrar un amplificador de audio que sea solo amplificador de audio es complicado. Ya que los que son solo amplficadores son usualmente para la norma Hi-End osea estamos hablando de amplificadores sin control de tonos ni nada solo el control de volumen para que sea lo mas plano posible la amplificacion osea que no se interfiera con la señal de audio, y estos amplificadores cuestan arriba de los 5000 dolares. Por eso digo que ya no quedan amplificadores, solo los que se venden como sinto amplificadores que eso es amplificador con radio, y que vienen con 10 canales de audio, 30 entradas para todos los electrodomesticos de la casa, un control remoto que tiene 80 botones, y si es un amplificador... pero bueno eso tambien ronda los 1000 dolares. Estamos obligados a comprar el audio barato, osea los home theatre de Edifier o los parlantes 2.0, o si queremos gastar mas tenemos que ir a comprar una potencia de boliche de 800 pesos pero que no tiene mas que control de volumen y no es porque sean Hi-End.. sino porque no les interesa agregar otro control ya que siempre estan conectadas a equalizadores o consolas de sonido o algun cross over.
Reanudando un poco, voy a explicar lo que son controles de tonos por CC (corriente continua), controles de tono analogos con amplificador operacional (los mas usados).
Control de tonos por CC: esto es como lo dice su nombre un control de tonos mediante corriente continua, que quiere decir esto, que el control osea la forma de controlar cada uno de los tonos (usualmente solo traen agudos y grabes) es por medio de tension continua, la diferencia con el control de tonos analogo, es que el potenciometro de esecontrol de tonos maneja la señal de audio directamente, y este control por CC solo maneja tension continua que ingresa al integrado y electronicamente se maneja el nivel de audio adentro. Algunos circuitos que nos permiten esto son el TDA1524, el KA2107, el LM1036. No subire circuitos porque realmente no funcionan muy bien a menos que sean muy modificados para ello y de esa forma igualmente siguen metiendo ruido por lo que solo subire circuitos que funcionan bien.

Control de tonos analogo: Este control de tonos esta basado en el filtrado de frecuencias mediante capacitores, por ejemplo sabiendo que el audio va de los 20 a los 20000Hz podriamos decir que para un control de tonos de tres bandas osea grabes medios agudos, podriamos dividir este ancho de banda en tres (el ancho de banda es la cantidad de frecuencia que entra dentro de los limites de 20 a 20000Hz osea 19980Hz) bueno entonces teniendo en cuenta esto dividiendo en tres podemos saber el ancho de banda para cada una de las bandas osea para los grabes, medios y agudos, de ahi con un simple filtro de capacitores podemos recortar la frecuencia que queremos, esto se debe a que el capacitor responde a determinada frecuencia, osea para una detereminada frecuencia se va a comprotar como una resistencia baja y para otra frecuencia como una resistencia alta (esto se llama Reactancia capacitiva y se nota con las siglas Xc) bueno supongamos que calculamos un capacitor para que deje pasar solo los bajos, vamos a querer que deje pasar las frecuencias que son de los 500Hz para abajo y las que estan por encima de los 500 que no las deje pasar, en este caso se comportara como una resistencia alta para las frecuencias de 500 para arriba y una resistencia baja para las frecuencias de 500 para abajo entonces va a dejar pasar las que queremos. Lo mismo para los medios y los agudos. Hasta ahora seria un control de tonos pasivo ya que agarra la señal de audio y le saca lo que no quiere, pero la idea es que aumente lo que uno quiere osea, que le de mas grabes o mas agudos (para un control de tonos activo de dos bias) para ello aparecen los amplificadores operacionales, aquí lo que va a hacer el amplificador operacional es solo amplificar lo que fue filtrado por los filtros de capacitores, lo demas se va a reproducir directamente, notese que la entrada de audio por medio de unas resistenicas va hacia la salida del amplificador por ende esa señal de audio viaja tal cual es sin se modificada (solo atenuada un poco) y la señal que entra al amplificador para ser amplificada es la que sale de los potenciometros, por ende podemos decir que solo se amplificara lo que nosotros elegimos con los potenciometros, ejemplo la señal de audio que entra saldra sin ser modificada pero si aumentamos los grabes esos grabes van a ir a la entrada del amplificador operacional y se sumara a la señal que iva directo a la salida por ende tendremos la misma señal de antes pero con mas grabes, de ahi sale la palabra activo, osea es un control de tonos activo porque las bandas a controlar son amplificadas para que se realce el sonido, tambien se dice en algunos amplificadores que tiene realce de grabes o realce de agudos, etc...

Amplificador de auriculares
Como lo dice la palabra es un amplificador para auriculares, que si bien se preguntaran para que puedo llegar a quererlo, hay gente que paga hasta 1000 dolares por uno, claro que el que paga eso es porque esta comprando un amplficador de auriculares de altisima calidad, pero tambien existen las consolas que son solo para auriculares osea que tienen varias entradas y varias salidas para auriculares y asi poder distribuir el audio en varios auriculares. Tambien puede ser muy comun utilizarlo con auriculares de altas preestaciones, por ejemplo un auricular comun por ejemplo un sony de 50$ viene con una impedancia de unos 50 a 100 ohms y un auricular de altas preestaciones por ejemplo un sennheiser o bose o shure, viene con una impedancia de unos 300 ohms, porque cambian su impedancia, sabemos por ley de ohm que si mantenemos por ejemplo 5V con 50ohm de carga va a tener una corriente de 100mA pero si cambiamos esa resistencia de carga por 300ohms vamos a tener una corriente de 16mA de esta forma al bajar la corriente baja la distorcion del audio por ende nos da mas calidad de sonido, por eso los auriculares pro tienen mas impedancia, pero que pasa baja la corriente por ende baja la potencia y ahi es cuando decimos “cuando tenia los auriculares baratos se escuchaba mas fuerte que con los auriculares caros” eso es porque al bajar la corriente baja la potencia entonces los auriculares pro no se escuchan tan fuerte, pero por eso aparece el tema amplificador de auriculares para poder suplir esta baja de potencia.
El amplificador es comun como cualquier otro solo que al tratarce de baja potencia menos a 1W no es necesario el uso de transistores ni disipadores ni fuentes grandes, si es necesario la alimentacion simetrica por ejemplo una fuente de +/-12Vcc por 500mA, con eso podemos alimentar un amplificador operacional de preestaciones normales como el NJM4556 muy usado enconsolas de sonido para la salida de auriculares (que se usan auriculares de Dj que usualmente son pro) claro que podemos usar algun integrado mejor por ejemplo alguna de la familia OPA de Texas Instrument pero estos son mas dificiles de conseguir y bastante mas caros, por ende nos limitaremos a usar el NJM4556, tengan en cuenta que la calidad de sonido de un equipo no solo es el integrado que usamos, sino todo el circuito en si, de nada sirbe usar el mejor integrado si despues uno hace el circuito en una placa defectuosa, con componentes defectuosos, sin previo calculo de los mismos, y con una fuente mal filtrada, por eso digo que todo tiene que ver. Pero no obstante funciona muy bien este integrado.

Amplificadores de potencia
En este tema se tratara de comprender un poco las clases mas comunes utilizadas en audio, y los circuitos mas basicos de armado para no sufrir desepciones.
Las clases mas usadas de amplificador de audio son ClaseAB y ClaseH pero tambien existen otras como la ClaseA pero por la poca eficiencia de potencia que tiene solo usan algunas personas porque tambien tienen mas calidad pero con un buen clase AB se consigue alcanzar la norma DIN45500 (es la norma Hi-Fi).
La norma Hi-Fi nos dice que para cumplir con ella necesitamos al menos dos canales osea el ampli debe ser estereo, luego necesitamos mas de 5Wrms por canal y un maximo de 0,1% de distorcion armonica total (THD).
El TDA2616 es calse AB osea solo un terminal del parlante es amplificado.
Este tiene +/-10Wrm por canal con 0,15% maximo de THD. Este integrado es el usado por Edifier en sus balfes 2.0 R1000. Ademas posee proteccion contra temperaturas. La fuente de alimentacion puede ser simple o simetrica para que sea simple hay que agregarle un capacitor en serie a cada salida que cumple la funcion de la funete simetrica, el nombre de este capacitor es Bootstrap.


El TDA1557Q y el TDA8563Q tiene ambos el mismo circuito la unica diferencia es que uno es de 22W por canal y el otro de 40W por canal, claro que RMS el primero no pasa los 15W y el segundo no pasa los 25W pero igualmente son una buena opcion por la facilidad de su circuito, no lleban casi ningun componente externo. Estos integrados son ClaseH o Bridge, osea los dos temrinales del parlante son amplificados, es como si tubiese dos amplificadores clase AB para cada parlante, esto gana en potencia, y en fuente ya que la alimentacion es simple y en este caso es de 12V por ende es muy practico para nosotros.



El TDA1562 este integrado es clase H pero mono, lo interesante es que este tiene una fuente elevadora de tension dentro “StepUp” que la utliza para poder ser conectado a 12Vcc claro que las fuentes elevadoras tienden a gastar bastante mas de lo que entregan, es por ello que este integrado consume unos 5A, pero nos entrega 50Wrms a partir de 12V, el circuito es relativamente simple y es bastante bueno para almientar un subwoofer.


Cajas Acusticas
Esta es una parte fundamental de un equipo de sonido, diria que es el 80% de la calidad de sonido de un equipo, ya que si la caja no esta echa de forma calculada no sonara a sun 100%, de echo las cajas acusticas bien echas son costosas porque estan diseñadas para el parlante que llevan y no para cualquier parlante, y no hablo de tamaño sino que hablo del parlante en si, osea si diseñamos una caja para un parlante jbl de 10” solo entrara ese y no po tamaño sino por la frecuencia de resonancia y demas factores que hacen a la sintonia de esa caja, osea la caja es un elemento resonante como lo es una antena o un circuito de radio, por eso no tenemos que restarle importancia, por ejemplo si en un circuito de radio sintonizamos mal su frecuencia captamos otra radio que no nos interesa, esto es lo mismo, la caja no funcionara a su mejor exprecion, por ello insisto en el calculo de la caja acustica, a continuacion dejare un cuadro para el calculo de esta, para realizar cajas acusticas reflex o cerradas.