Os circuitos de controle de tom são basicamente circuitos de filtro que são usados para filtrar sinais de frequência de áudio de modo que apenas a faixa de frequência desejada possa passar para o amplificador e os alto-falantes. Isso permite que o ouvinte personalize a saída de música com um alto nível de conteúdo de baixa frequência por meio de reforço de graves ou um nível aumentado de conteúdo de alta frequência por meio de reforço de agudos.
Os controles de tom costumam ser uma característica importante da maioria dos amplificadores de áudio, e geralmente estão disponíveis como controles de graves e agudos, competentes para fornecer cerca de 12dB aproximadamente de aumento ou corte acima de suas bandas de frequência específicas.
Embora estes sejam circuitos extremamente simples, vários layouts de controle de tom aparentemente revelam recursos de controle bastante não convencionais quando você faz algumas inspeções conscientes com eles! A coisa é tipicamente uma ausência de simetria na característica boost/cut.
Isso pode não ser realmente uma desvantagem perigosa, no entanto, implica que as configurações de controle de chave não fornecerão a resposta de frequência plana necessária. Uma razão por trás do problema é que vários circuitos de controle de tom tendem a ser do tipo passivo e, como resultado, são determinados por ter impedâncias apropriadas de fonte e carga. Falhas em qualquer um podem resultar em variações indesejáveis nas respostas dos controles de tom.
Controle de tom passivo
A figura abaixo exibe o diagrama de circuito de um controle de tom passivo básico que pode funcionar razoavelmente bem, dado que o sinal fornecido a ele é de uma impedância de fonte baixa e passa para uma impedância de carga relativamente alta.
Devido às características passivas do circuito, não é apropriado avaliar em termos de controles que fornecem boost e corte. Esses designs sempre apresentarão perdas e, se configurados para oferecer aumento de graves ou agudos, na realidade estão fornecendo perdas diminuídas em vez de um aumento autêntico no nível do sinal. Isso pode não ser estritamente acadêmico, e a técnica em geral deve ser construída para considerar a perda fundamental de cerca de 12dB associada a esses projetos.
Controle de tom ativo
Uma rede passiva de controle de tom pode ser conectada ao loop de feedback negativo de um amplificador linear, geralmente um amplificador operacional, para criar um circuito de controle de tom ativo. Mas em vez de atenuação, este circuito dá ganho de sinal.
As amplitudes do sinal de saída são totalmente reguladas através do resistor R5 caso os sinais de entrada para o circuito mostrado abaixo sejam pequenos o suficiente para que os capacitores C1 e C2 funcionem como circuitos abertos.
Isso acontece porque o capacitor C2 isola o resistor R6 da saída. As amplitudes do sinal de saída são inteiramente controladas pelo resistor R6 em frequências de entrada suficientemente grandes para fazer com que os dois capacitores se comportem como curtos-circuitos. O resistor R5 está em curto-circuito através de C1 neste caso.
Os valores de R1 e C1 decidem o corte do circuito de baixa frequência (graves), enquanto C2 e as quantidades de R1 a R3 definem o corte do circuito de alta frequência (agudos). A próxima figura abaixo revela como o design na figura acima pode ser incorporado a um circuito de controle de tom ativo que pode amplificar ou reduzir os sinais graves ou agudos em até 20 decibéis (dB).
Embora comparável ao acima, este circuito de controle de tom ativo indicado na próxima figura parece ainda mais flexível. Ele contém um circuito de controle de filtro extra que é centrado na banda média de 1 kHz do espectro de áudio. A banda média pode ser aumentada ou reduzida em até 20 dB usando esta rede.
Geralmente, é aconselhável que, em vez de mexer com circuitos passivos, é melhor optar por um circuito de controle de tom ativo como o demonstrado no diagrama de circuito a seguir.
Este é simplesmente um controle de tom passivo conectado ao circuito de feedback de um amplificador de amplificador operacional não inversor, juntamente com um estágio de buffer de entrada para garantir que o circuito de controle de tom primário seja operado através de uma impedância de fonte baixa apropriadamente.
Isso oferece um tipo de resultado invertido, em que o aumento dos controles de tom fornece feedback aumentado e ganho reduzido, enquanto o corte dos controles oferece feedback reduzido e ganho aumentado. Se os dois potenciômetros estiverem conectados considerando esses fatores, ele poderá fornecer os resultados corretos através dos controles (ou seja, o movimento no sentido horário do potenciômetro produzirá impulso; e a rotação no sentido anti-horário produzirá corte).
O circuito de controle de tom indicado fornece um pouco acima de 12dB de aumento e corte dentro dos limites opostos da faixa da música.
Projeto de controle de tom simplificado
A próxima figura abaixo exibe o diagrama de circuito de um controle de tom ativo simplificado usando um único amplificador operacional, que é uma configuração padrão que possui controle de graves VR1 e controle de agudos VR2.
Quando o braço do limpador de VR1 e VR2 é girado totalmente para o lado esquerdo, isso resulta em feedback máximo, produzindo um corte completo de graves e agudos.
Quando os limpadores são movidos no lado oposto de sua rotação, obtemos o menor feedback e, portanto, o maior aumento de graves e agudos. Os controles não têm nenhum impacto substancial nas frequências de áudio centrais (cerca de 800Hz) e oferecem o maior valor de aumento e atenuação de aproximadamente 12dB.
O nível total de corte e aumento é realmente oferecido nos dois extremos da faixa de frequência da música, e 12dB é o máximo que será realmente necessário no uso da vida real.
1C1 é conectado no modo inversor e, como resultado, sua entrada não inversora é facilmente polarizada para 50% da tensão de alimentação através de R1 e R2. C2 é usado para desacoplar qualquer ruído que normalmente pode ser fornecido à entrada não inversora através dos trilhos de alimentação através de R1 e R2, ou captado por causa do acoplamento disperso.
As quantidades de ruído e distorção geradas pelo circuito são mínimas, mesmo quando os controles do potenciômetro são ajustados para obter o maior aumento possível (o que ainda permite que o circuito tenha apenas um nível extremamente mínimo de ganho de tensão).
Assim que um ou ambos os controles de tom são ajustados para um corte, o IC1 oferece um ganho de malha fechada menor que a unidade. Usando certos amplificadores operacionais com compensação interna, um ganho de malha fechada menor que a unidade pode desencadear instabilidade, e a compensação interna é simplesmente para ganhos de tensão de malha fechada de unidade ou superior.
Vários CIs TL081 CP foram testados no circuito e nenhuma complicação com instabilidade foi encontrada.
O circuito também pode funcionar bem usando um IC 741C, e no uso na vida real é improvável que qualquer tipo de queda reconhecível na eficiência seja realmente perceptível usando o IC 741. No entanto, as quantidades de ruído e distorção provavelmente serão um pouco maiores em comparação com o IC TL081CP.
Resposta de Frequência
A próxima figura abaixo mostra as respostas de frequência estimadas de alguns potenciômetros de controle, quando eles são organizados para maior aumento e corte. Essas respostas incluem uma simetria bastante excelente, e o circuito oferece características muito próximas de uma resposta plana, uma vez que os potenciômetros são ajustados no local central.
Dito isto, lembre-se que a tolerância do potenciômetro pode ser bastante extensa em torno de 20%, e que o ponto central físico de ajuste pode ser impossível de ser o ponto central elétrico correto.
Qualquer tipo de erro causado por esta situação dentro da resposta de frequência teoricamente plana pode ser bastante insignificante. A construção dos controles de tom quase não oferece problemas.
O ganho de tensão é tão mínimo que, mesmo que o controle seja ajustado para obter o impulso ideal, não pode haver absolutamente nenhum risco de instabilidade.
Como conectar os potes
Certifique-se de que as pinagens dos controles dos potenciômetros estejam conectadas da maneira correta.
Referindo-se ao circuito de controle de tom de dois amplificadores operacionais, o controle de agudos VR1 fornece reforço quando seu limpador é movido para a extremidade C3 da rotação ou, ao contrário, o corte é definido quando o controle é girado para a extremidade C6.
Da mesma forma, o controle de graves VR2 oferece aumento quando o limpador de potenciômetro é movido para o final R3 da rotação, ou o contrário, o corte é definido quando é ajustado para o final R6 da rotação. Observe que você encontrará uma pequena quantidade de ganho de tensão de aproximadamente 5X do circuito no nível de referência de 0dB.
Controle de tom de 3 canais (graves, agudos, controles de presença)
O próximo conceito explica um circuito de controle de tom de 3 canais, que pode ser usado para gerar respostas de controle de graves e agudos e, além disso, o circuito também pode ser usado para produzir controle de presença ou controle de frequência média.
O sinal de música de entrada é aplicado através do conector SK1 ao 1º estágio do amplificador operacional configurado em torno do IC1. Este é conectado como um amplificador não inversor com um ganho que é fixado através da relação dos resistores R3 e R1. Para este circuito de controle de tom de 3 canais, o ganho é fixado na unidade.
O primeiro estágio do amplificador operacional precisa ser mantido isolado do próximo estágio para evitar efeitos de carregamento. A saída ICI é aplicada através de 3 configurações de circuito de modelagem de frequência para IC2. Os três controles de tom são construídos em torno dos potenciômetros RV1, RV2, RV3, que também fazem parte do caminho de feedback do IC2, que é configurado como outro estágio de amplificador operacional inversor.
As partes usadas em torno dos três potenciômetros são selecionadas de forma a fornecer os resultados de controle de frequência e tom pretendidos.
Circuito de Controle de Tom Transistor Simples
Este circuito de controle de tom transistorizado simples pode ser facilmente incluído em qualquer sistema de música, como um amplificador estéreo, unidade de discoteca ou não importa o quê. Isso ocorre porque possui uma grande impedância de entrada (mais de 100k), um ganho mínimo de tensão unitária e uma baixa impedância de saída.
Os controles padrão de graves e agudos podem ser vistos incorporados na unidade. Esses filtros têm cerca de 12 dB de aumento e corte em 100 Hz e 10 kHz, respectivamente. Os níveis de ruído e distorção envolvidos neste circuito transistorizado de controle de tom tendem a ser incrivelmente baixos devido à enorme quantidade de feedback negativo utilizado e devido ao fato de que o circuito é capaz de lidar com níveis de sinal de saída em muitos volts rms, sem cortes.
O transistor Q1 é configurado em um estágio de buffer seguidor de emissor simples que fornece ao dispositivo uma impedância de entrada aumentada. O capacitor C2 conecta a saída Q1 com o circuito de controle de tom. O projeto é um circuito de controle de tom ativo que fornece feedback negativo seletivo de frequência para um amplificador. O amplificador usando Q2 é conectado como um estágio emissor comum padrão conectado diretamente ao Q3, que é um transistor de saída seguidor de emissor. Este último oferece ao dispositivo uma baixa impedância de saída.
Este circuito de controle de tom é um pouco mais fácil do que a configuração típica do Baxandall, mas ainda é capaz de fornecer um desempenho altamente realista. O potenciômetro RV1 é configurado para ajustar a faixa de graves do circuito enquanto o potenciômetro RV2 controla o controle de agudos.
O feedback é habilitado para os níveis mais altos quando os controles deslizantes do potenciômetro são deslocados para a extrema direita, enquanto o feedback se torna o mais baixo quando os controles deslizantes do pot são girados totalmente para a esquerda.
Desnecessário dizer que o ganho do circuito de controle de tom é inversamente proporcional ao nível de feedback. Ou seja, quando um feedback máximo é gerado, ele corresponde ao corte mais alto possível e não a um aumento total. O consumo de corrente do controle de tom não é superior a 1 mA por volt de alimentação.
Amplificador de agudos para guitarras
Para aumentar os harmônicos de ordem superior e criar um som mais deslumbrante, um circuito de reforço de agudos pode ser usado com uma guitarra elétrica (e também dispositivos musicais). Esse tipo de circuito tem uma resposta razoavelmente plana nos graves e em uma grande parte das frequências de áudio médias, com um aumento significativo nas frequências médias altas e agudas mais baixas.
A fim de fornecer alta estabilidade e um nível de ruído reduzido, é comum colocar um pouco de importância nos agudos superiores. Isso também evita que a saída pareça excessivamente dura.
A resposta em frequência é vista no gráfico abaixo.
O projeto é essencialmente um amplificador operacional operando no modo não inversor.
R4 e R5 polarizam a entrada não inversora através de uma rede de desacoplamento que consiste em R3 e C3. O bloqueio DC é fornecido por C4 e C5 na entrada e saída, de acordo.
Com SW1 em condição aberta, R1, R2 e C1 fornecem quase 100 por cento de feedback negativo, fornecendo o ganho da unidade de circuito e uma resposta plana. Ao fechar SW1, parte da realimentação via R1 e R2 é desacoplada em frequências maiores do que apenas alguns 100 Hz, resultando na resposta ascendente desejada. Nas frequências de agudos de pico, o feedback através de C1 permite que a resposta diminua em cerca de 5,5 kHz, evitando que os harmônicos de frequência extremamente alta sejam enfatizados demais.
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