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DIAGRAMA DE BLOQUES DE EQUIPOS DE AUDIO COMUNES

DIAGRAMA DE BLOQUES1 El diagrama de bloques es la representación gráfica del funcionamiento interno de un sistema, que se hace mediante bloques y sus relaciones, y que, además, definen la organización de todo el proceso interno, sus entradas y sus salidas. Un diagrama de bloques de procesos de producción es un diagrama utilizado para indicar la manera en la que se elabora cierto producto, especificando la materia prima, la cantidad de procesos y la forma en la que se presenta el producto terminado. Un diagrama de bloques de modelo matemático es el utilizado para representar el control de sistemas físicos (o reales) mediante un modelo matemático, en el cual, intervienen gran cantidad de variables que se relacionan en todo el proceso de producción. El modelo matemático que representa un sistema físico de alguna complejidad conlleva a la abstracción entre la relación de cada una de sus partes, y que conducen a la pérdida del concepto global. En ingeniería de control, se han desarrollado una representación gráfica de las partes de un sistema y sus interacciones. Luego de la representación gráfica del modelo matemático, se puede encontrar la relación entre la entrada y la salida del proceso del sistema.

Figura 1. Diagrama de bloques de un sistema de ejemplo2.

Por tanto los diagramas de bloques me permiten entender el funcionamiento de cualquier sistema o en nuestro caso cualquier equipo electrónico de una forma más abstracta sin ir al funcionamiento elemento a elemento. Además me permite 1 http://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_de_bloques

2 https://iie.fing.edu.uy/ense/asign/dsp/proyectos/2000/brazo_robot/toto2.htm

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identificar o representar las etapas de un circuito. Mediante la representación de las etapas de un circuito podremos identificar sus entradas y salidas y a partir de estos datos lo primero que se hará en la reparación de un equipo electrónico será medir de acuerdo a las entradas de la etapa, cuales son las salidas y así identificar cual etapa está dañada. APLICACIONES DE AUDIO Dentro de las muchas aplicaciones de audio que se tienen en el mercado o para especificar mejor, entre los equipos electrónicos que tienen algún tratamiento a la señal de audio, tenemos:

Receptores de radio AM y FM.

Amplificadores.

Ecualizadores.

Consolas

Equipos de sonido.

Mezcladores

Instrumentos musicales electrónicos.

Otros. También podríamos decir de que la mayoría, sino todos, los equipos de video también tienen una etapa de audio en la que realizan cualquier tratamiento de acuerdo a la aplicación. Por tanto deberíamos ir de primera mano a aquellos dispositivos que permiten captar el sonido, para luego poderlo transmitir, amplificar, ecualizar, mezclar, almacenar o simplemente reproducirlo. Estoy hablando del micrófono. MICRÓFONO

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¿Qué es un micrófono?3 Un micrófono es un transductor acústico-eléctrico que convierte la energía acústica en energía eléctrica. A su vez este transductor puede considerarse dividido en dos: un transductor acústico-mecánico y otro mecánico-eléctrico. El transductor acústico-mecánico está formado por una membrana, o diafragma, que al recibir una onda de presión, se desplaza con una velocidad, comunicando una fuerza a algún elemento móvil, por ejemplo una bobina. Dentro de este transductor se encuentran los circuitos acústicos, que permiten dar diferentes directividades a los micrófonos. El transductor mecano-eléctrico consiste, generalmente, en un dispositivo electromagnético o electrostático que, según una ley física (movimiento de una bobina en un campo magnético, y carga o descarga de un condensador, respectivamente), convierte el desplazamiento del diafragma en una señal eléctrica. Esta es la base física de cualquier micrófono, además, para utilizarlos correctamente es conveniente conocer los diferentes tipos de micrófonos, o por lo menos los más empleados, junto a las especificaciones que los caracterizan. Directividad La directividad de un micrófono nos dice cómo se comporta con el ángulo de incidencia del sonido, nos indica desde donde va a tomarlo. Las más usuales, de las cuales se desprenden todas sus variantes, son las siguientes: Omnidireccional El sonido es captado de igual manera desde cualquier cara del micrófono. Es usado para tomar el sonido ambiente de una sala, lugar ó para tomas de orquestas muy grandes donde hay que dar una sensación de agrupación sin disponer de varios micrófonos. Bidireccional El sonido es captado por ambas caras del micrófono. Es muy útil para tomar a dos locutores enfrentados, dos instrumentos al mismo tiempo, etc. Sin que sonidos laterales se filtren en la señal. Cardioide Es el más usado. El sonido ingresa mayoritariamente por el frente del micrófono.

3 http://www.pcaudio.com.ar/microfonos.html

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Usado para toma de instrumentos, voces, sonidos a poca distancia. Hipercardioide Es una variante más direccional que la anterior. Es utilizado para discriminar un sonido entre varios, por ejemplo la toma de instrumentos en un escenario ó toma de sonidos al aire libre.

Figura. Principios de operación del teléfono4.

Electrostático Las ondas sonoras provocan el movimiento oscilatorio del diafragma. A su vez, este movimiento del diafragma provoca una variación en la energía almacenada en el condensador que forma el núcleo de la cápsula microfónica y, esta variación en la carga almacenada, (electrones que entran o salen) genera una tensión eléctrica que es la señal que es enviada a la salida del sistema. La señal eléctrica de salida es (o debería ser) análoga en cuanto a forma (amplitud y frecuencia a la onda sonora que la generó. Son micros electrostáticos:

Micrófono de condensador. Micrófono electret. Micrófono de condensador de radiofrecuencia.

Electrodinámico La vibración del diafragma provoca el movimiento de una bobina móvil o cinta corrugada ancladas a un imán permanente generan un campo magnético, cuyas fluctuaciones son transformadas en tensión eléctrica. La señal eléctrica de salida es (o debería ser) análoga en cuanto a forma (amplitud y frecuencia) a la onda sonora que la generó. Son micros electrodinámicos:

4 Revista electrónica y servicio.

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Micrófono de bobina móvil o dinámico. Micrófono de cinta

Piezoeléctrico Las ondas sonoras hacen vibrar el diafragma y, el movimiento de éste, hace que se mueva el material contenido en su interior (cuarzo, sales de Rochélle, carbón, etc). La fricción entre las partículas del material generan sobre la superficie del mismo una tensión eléctrica. La señal eléctrica de salida es (o debería ser) análoga en cuanto a forma (amplitud y frecuencia a la onda sonora que la generó). La respuesta en frecuencia de los micrófonos piezoeléctricos es muy irregular, por lo que su uso en ámbitos de audio profesional no es aconsejable. Son micrófonos piezoeléctricos:

El micrófono de carbón El micrófono de cristal El micrófono de cerámica

RECEPTORES DE RADIO Básicamente un receptor debe recibir las ondas electromagnéticas de radio, convertirlas en corriente eléctrica y luego separar la información de otras componentes (portadora, ruido, otras emisiones, etc.).

Figura. Diagrama de bloques de un receptor de radio.

Antes de ir a explicar equipos específicos de recepción de audio, es necesario, tener en cuenta algunas consideraciones iniciales. ESPECTRO DE FRECUENCIA.

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Figura 3. Espectro de frecuencia5

El espectro electromagnético de frecuencias total, se subdivide en subsecciones o bandas. Cada banda tiene un nombre y sus límites. Y cada banda tiene asignada sub franjas de servicios, por ejemplo en la banda VHF, en las frecuencias entre 88MHz y 108MHz, está asignado la banda de transmisión FM, para la mayoría de países, donde cada país es independiente de administrar su espectro de acuerdo a sus criterios. Sistemas que funcionan en VHF6 La televisión, radiodifusión en FM, banda aérea, satélites, comunicaciones entre buques y control de tráfico marítimo. A partir de los 50 MHz encontramos frecuencias asignadas, según los países, a la televisión comercial; son los canales llamados "bajos" del 2 al 13. También hay canales de televisión en UHF. Entre los 88 y los 108 MHz encontramos frecuencias asignadas a las radios comerciales en Frecuencia Modulada o FM. Se la llama "FM de banda ancha" porque para que el sonido tenga buena calidad, es preciso aumentar el ancho de banda. Entre los 108 y 136,975 MHz se encuentra la banda aérea usada en aviación. Los radiofaros utilizan las frecuencias entre 108,7 MHz y 117,9 MHz. Las comunicaciones por voz se realizan por arriba de los 118 MHz, utilizando la amplitud modulada.

5 Wayne Tomasi, Sistemas de comunicaciones electrónicas, Capitulo 1, Pag. 6.

6 http://es.wikipedia.org/wiki/VHF

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En 137 MHz encontramos señales de satélites meteorológicos. Entre 144 y 146 MHz, incluso 148 MHz en la Región 2, encontramos las frecuencias de la banda de 2m de radioaficionados. Entre 156 MHz y 162 MHz, se encuentra la banda de frecuencias VHF internacional reservada al servicio radio marítimo.

Por encima de esa frecuencia encontramos otros servicios como bomberos, ambulancias y radio-taxis etc.

Figura. Ejemplo de la división de frecuencias para canales de audio7.

MODULACIÓN8 Modulación engloba el conjunto de técnicas que se usan para transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación lo que posibilita transmitir más información en forma simultánea además de mejorar la

7 http://www.cnc.gov.ar/infotecnica/radiodifusion/fm.asp

8 http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_%28telecomunicaci%C3%B3n%29

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resistencia contra posibles ruidos e interferencias. Según la American National Standard for Telecommunications, la modulación es el proceso, o el resultado del proceso, de variar una característica de una portadora de acuerdo con una señal que transporta información. El propósito de la modulación es sobreponer señales en las ondas portadoras. Básicamente, la modulación consiste en hacer que un parámetro de la onda portadora cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la señal moduladora, que es la información que queremos transmitir. Una señal sinusoidal se puede representar mediante la siguiente formula.

Donde: V(t) es el voltaje de la señal en todo tiempo. V es la amplitud. f: frecuencia. t: tiempo θ: ángulo de la señal.

2 : corresponde a un ciclo de la señal. El analizador de espectro es un dispositivo electrónico que permite ver la relación de una señal en su frecuencia con respecto a su voltaje o amplitud. La modulación es el proceso de montar una información sobre una señal portadora. Por tanto la modulación AM consiste en variar la amplitud de la señal. Y la modulación FM consistiría en variar la frecuencia de la señal. Existen otros tipos de modulaciones tanto analógicas como digitales.

Figura. Técnicas de modulación.

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DIAGRAMA DE BLOQUES DE EQUIPOS COMUNES

Figura. Diagrama de bloques ejemplo de un receptor AM superheterodino.

Figura. Diagrama de bloques ejemplo de un receptor superheterodino.

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Figura. Amplificador de RF – FI.

Figura. Ejemplo de un oscilador.

Lo que se debe destacar hasta este momento es que a cada bloque funcional corresponde una circuitería. OTROS DIAGRAMAS DE BLOQUES

Diagrama de bloques de un intercomunicador.

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Diagrama de bloques de un minicomponente9

Diagrama de bloques etapa de salida de un minicomponente.

El Selector de funciones: Este bloque tiene como finalidad seleccionar la señal de audio procedente ya sea del sintonizador, del tornamesa, de la cassettera, del reproductor de CD’s, de alguna entrada auxiliar, etc. La señal se puede seleccionar mecánicamente, a través de interruptores accionados por el usuario, o digitalmente, por medio de un circuito integrado de conmutación controlado por un microprocesador. El Preamplificador En este bloque se le da ganancia a la señal de audio que anteriormente se había seleccionado, con finalidad de que cuando pase por el proceso de ecualización llegue con la amplitud adecuada para su posterior manejo. El bloque Ecualizador Es una prestación adicional donde el usuario tiene la posibilidad de modificar el sonido reproducido en las bocinas, dándole ganancia o limitando los tonos graves, medios o agudos. El circuito silenciador (mute)

9Álvaro Vázquez Almazán, Revista Electrónica y Servicio, Servicio en la Etapa de Salida de Audio en

Minicomponentes,.

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Seguramente recordará que en una radio tradicional, cuando cambiaba de estación, se escuchaba ruido de fondo, el cual era desagradable para el usuario, sobre todo si el nivel de volumen era considerable. Para evitar esta molestia, los diseñadores de equipos de audio decidieron incorporar esta sección, la cual es la encargada de detectar el nivel de la señal, cortándolo (silenciándolo) si éste no cumple con un valor determinado, mediante la activación de un par de interruptores electrónicos. Control de Volumen Tiene la finalidad de elevar o disminuir el nivel de señal que se envía a las bocinas, lo cual obviamente traduce en un sonido débil o fuerte. Este bloque se puede controlar de tres formas: 1. Resistencia variable. 2. Hibrido (resistencia variable y motor controlado digitalmente). 3. Digitalmente. Amplificador de poder En esta parte del circuito, a la señal de audio se le da la ganancia necesaria para que llegue con la suficiente potencia para poder excitar a las bocinas. Actualmente estos amplificadores vienen en circuitos integrados de potencia con muy pocos elementos externos redundando en secciones más sencillas que fallan con menor frecuencia. Protecciones Los actuales equipos de audio tienen incorporado un sistema de protección que detecta si no hay bocinas conectadas, si están en corto o si existe un corto en el integrado de potencia si es que las mismas están en corto o no están conectadas, o apagando el equipo si es que el integrado de potencia se encuentra en corto.

Diagrama de bloques instalación Auto estéreo

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Diagrama de bloques Consola de audio