Cómo medir la impedancia de entrada de un amplificador de audio.

A menudo disponemos de micrófonos de los que conocemos la impedancia pero no sabemos cual es este valor en el amplificador o preamplificador de audio en el que queremos conectarlo. Como hablamos de impedancia la cosa no es tan sencilla como utilizar el tester. Vamos a ver cómo hacerlo de una forma sencilla. Para ello necesitaremos un generador senoidal de 1 KHz (porque ésta es la frecuencia a la que se refieren las impedancias en audio, por convenio) un potenciómetro (es bueno tener varios, de por ejemplo, 10 KOhm, 250 Kohm, 1 MOhm y 5 MOhm, para poder tener una buena resolución en el margen de medida) y un instrumento de medida, ya sea un voltímetro de corriente alterna o un osciloscopio. Para proceder a la lectura hay que realizar el siguiente montaje:

Para ello empezamos cortocircuitando el potenciómetro para que la señal del generador llegue al amplificador (o preamplificador) y mediremos la tensión a su salida (V1). Inciso:  Es importante que la señal de entrada sea senoidal para que no haya otras frecuencias implicadas y por tanto impedancias complejas, por lo tanto habrá que procurar que la senoide no se recorte, ya que una onda no senoidal implica armónicos. Una vez tenemos la lectura (V1), eliminamos el cortocircuito y movemos el cursor del potenciómetro hasta que la señal de salida (V2) sea igual a la mitad de V1. En ese momento tan sólo hay que leer con un tester la resistencia entre los extremos del potenciómetro y tendremos el valor de la impedancia del amplificador. Así de fácil.

La justificación es muy sencilla. Cuando la resistencia del potenciómetro es la misma que la impedancia del amplificador  la tensión de entrada (Vi) se divide por la mitad (Vs), lo que se entiende mejor si vemos el esquema equivalente (R1 es la impedancia del amplificador):

 Como ahora se hace evidente, tenemos un divisor de tensión a resistencias. Evidentemente con una resistencia cualquiera, en vez de un potenciómetro y la medida precisa de las tensiones también se puede llegar el mismo punto, pero creo que con la utilización del potenciómetro es más didáctico ¿verdad?.

En el caso de que queramos hacerlo de esta manera, sólo hay que utilizar la fórmula:

Vs/Vi= R1/(R1+Rp)

Siendo Rp la resistencia que estaría en lugar del potenciómetro y el resto de variables las ya vistas.

73 de Juan

  

Generador de diente de sierra lineal.

Este circuito es muy simple y no debe faltar en nuestra mesa de experimentación, tanto si somos aficionados a los circuitos de audio como de radio.

Dada la linealidad de su forma de onda, un diente de sierra  creciente, y la posibilidad de cambiar de frecuencia actuando sobre el potenciómetro, nos permite utilizarlo para comprobar la bondad de la amplificación en un equipo de audio dentro de un determinado rango.

En el caso de utilizar su salida para pilotar un VCO, se puede generar un barrido de frecuencias, cuya linealidad sólo dependerá del varicap y los componentes asociados a éste. ¿Y eso para qué sirve? La respuesta es sencilla: podemos comprobar los factores de forma de filtros e incluso fabricarnos un analizador de espectro (incluyendo unos cuantos pasos que comentaremos en otro momento.

En cuanto a su uso en el campo de la audiofrecuencia, se puede comprobar la linealidad de la amplificación de cualquier etapa, por comparación entre la señal de entrada y la de salida, superponiéndolas en la pantalla del osciloscopio.

El esquema es el siguiente.  

El truco de la linealidad se encuentra en la carga y descarga del condensador. La carga se produce a través de un transistor que está polarizado de forma que la corriente que circula por su colector es constante. En estas condiciones, la carga ocurre de forma lineal. La descarga la provoca el comparador del NE555 que al llegar a 2/3 de la tensión de alimentación cortocircuita el condensador, vamos que se descarga por la vía rápida, creándose así la parte vertical del diente de sierra.

Si se desea que la amplitud de la onda sea de 1/3 de la tensión de alimentación hay que eliminar el diodo 1N4001. No debe alimentarse a más de 15 volt, aunque el NE555 puede llegar a los 18 volt, en teoría, con lo que obtendríamos una onda de 10 volt de cresta, suficiente para pilotar muchos tipos de diodos varicap.

 

El MC150 se puede sustituir por cualquier transistor PNP de media potencia (los BC557 se destruyen fácilmente), como los de la serie BD136/38/40.

Espero que os sirva.

73 de EB3BNJ

La Radio-cazuela

Durante la feria Merca Ham 2012, que organizamos en Cerdanyola del Vallès,  presenté un pequeño divertimento que parece ser que gustó bastante a los presentes, así que os lo presento: La radio-cazuela. 

Esta pequeña radio de Onda Media no es mas que una galena que utiliza un cazo cortado en dos mitades como condensador variable.

El origen de la idea viene de varios lados, por uno que soy miembro del Radio Club del Vallès, EA3RCH, desde hace más de un cuarto de siglo, y allí hemos acuñado el término “Radiogastronomía”, y en segundo plano, tener un capacímetro, con el que ver cómo varia la capacidad de cualquier par de trozos de metal. También he visto antenas-cazuela, y otros chismes realizados a partir de material reciclado, lo que los hace especialmente curiosos.

Para la inductancia elegí un tubo de papel higiénico con 100 espiras de cobre de 0.5 mm extraídos de un transformador, con toma a las 40 espiras desde masa. Como el diámetro es de 40 mm y la longitud del bobinado 75 mm, la inductancia es de unos  170 microH. El cazo se cortó en dos mitades mediante una sierra, dejando un semicírculo en uno de los lados, de modo que se pudiera sujetar a un eje, formado por un par de tuercas y un tornillo. La superficie de cada mitad está sobre los  340 cm² . Para obtener los 350 a 410 pF máximos necesarios para esta banda, la distancia entre las dos mitades debería ser de unos 2 mm, algo poco factible, entre otras cosas porque requeriría de una precisión de movimiento no alcanzable con dos mitades concéntricas de igual radio. Con la separación media obtenida tenemos un condensador de 15- 250 pF de variación lineal. El diodo es de germanio, un OA99 (cualquiera vale) seleccionado por ser el de menor caída de tensión directa (para ello sólo hay que polarizarlo directamente con una pila de 1,5v y escoger el que muestre un menor valor).

Con los valores obtenidos la resonancia queda entre 750 y 3100 kHz, un tramo que deja fuera parte de la gama de ondas medias, que va de 531 a 1602 kHz. Se imponían mejoras en la inductancia, bien aumentando el número de espiras (pero no me quedaba mucho más hilo, ni me gustaba estéticamente hacer una segunda capa de espiras) o añadirle un núcleo de ferrita. La opción de la ferrita permite, moviéndola, seleccionar partes diferentes del dial, y además un aumento de la inductancia frente a la capacidad, lo que mejora el factor de calidad del circuito tanque.

Para los cálculos:

                                                   Inductancia                Capacidad              Frecuencia

En la primera fórmula, la de la inductancia, d es el diámetro de la bobina, n es el número de espiras y L la longitud del bobinado. La capacidad tiene como variables A, que es el área de la cazuela, d la distancia entre rotor y estator y k es un coeficiente que depende del dieléctrico, que en nuestro caso, al ser aire, está alrededor de 1 (depende de la humedad, temperatura del aire y composición de éste). Para conocer las frecuencias de resonancia resultantes, sólo falta conocer los valores de capacidad e inductancia obtenidos anteriormente.

Si queréis ver cómo funciona podéis verlo en el video que colgó en Youtube EB2DJB, en el enlace http://www.youtube.com/watch?v=G1VLaYejTrE . 

¡Espero que os guste!