Melhorando a Performance de Equipamentos Estéreo (ART701 )
O Site do Hardware Livre - OSHW

Melhorando a Performance de Equipamentos Estéreo (ART701 )

Em artigo técnico a Maxim mostra como utilizar a polarização ativa em controles de volume e potenciômetros digitais de modo a melhorar a performance de equipamentos de áudio estéreo. Neste artigo adaptado, damos uma idéia do que a Maxim demonstra. Os leitores interessados numa versão completa em inglês podem baixar o documento diretamente do site da Maxim em WWW.maxim-ic.com e procurar pelo Application Note 4262. Lembramos que mesmo na época da atualização deste artigo em 2012, a tecnologia sugerida ainda é válida. APenas recomendamos que o leitor visite o site da Maxim para verificar se existem documentos mais recentes sobre o assunto.

No documento da Maxim é feita uma comparação de desempenho em circuitos que utilizam polarização ativa e passiva para potenciômetros digitais. No artigo original, as equações necessárias a um projeto prático estarão disponíveis. No nosso caso, como interessa mais a essência do artigo, omitiremos a parte de cálculos.


Controles de Volume e Potenciômetros Digitais

O circuito da figura 1 ilustra a terminologia utilizada comumente com este tipo de aplicação.que está focada em circuitos com alimentação simples, que é a mais comum. Capacitores deve ser utilizados entre as etapas ou podem ser eliminados por questões de custo ou performance.

 

Figura 1 - Controle de volume com fonte de sinal
Figura 1 - Controle de volume com fonte de sinal

 

O buffer ligado ao cursor reduz a corrente através do conjunto de chaves melhorando a performance em termos de menor distorção. Este artigo mostrará como o gerador de polarização afeta a performance do circuito.

Lembramos que um potenciômetro digital consiste num conjunto de chaves e resistores controlados por lógica, emulando um potenciômetro mecânico. Nos controles de volume com potenciômetros digitais existe uma diferença básica dos controles mecânicos que é a incorporação de dois circuitos que são muito importantes para a performance de á áudio: o buffer do cursor (amp. op) e o gerador de polarização (source Vbias).

 

Circuito de Polarização Passiva

Uma forma simples de se polarizar um controle digital é através de um divisor resistivo como o mostrado na figura 2.

 

Figura 2 - Circuito de polarização passiva.
Figura 2 - Circuito de polarização passiva.

 

Para reduzir o ruído a maior parte dos projetistas agrega um resistor de desacoplamento.

 

Circuito de Controle de Volume Mono

As equações que permitem calcular os valores dos resistores e capacitores para este tipo de circuito em função das impedâncias envolvidas são dadas no artigo original da Maxim assim como as intensidades dos sinais de entrada e saída. Incluindo-se o capacitor C no circuito, com valores típicos mostrados na figura 3 temos a curva de desempenho que é mostrada na mesma figura.

 

Figura 3 - Desempenho de um circuito de polarização passiva com um capacitor de 10 nF.
Figura 3 - Desempenho de um circuito de polarização passiva com um capacitor de 10 nF.

 

Observe que abaixo de 1 kHz o capacitor não tem praticamente efeito algum e acima de 20 kHz a alteração na impedância é de apenas 785 ?. Em 100 Hz teremos uma atenuação de mute de -48 dB. Com um capacitor de 10 µF temos a curva da figura 4, atenuando este problema. .

 

Figura 4 - Rede passiva de polarização com um capacitor de 10 µF.
Figura 4 - Rede passiva de polarização com um capacitor de 10 µF.

 

Corrigindo os problemas de curvas de atenuação imprecisas

Como podemos ter uma impedância reduzida e a performance de mute de 90 dB ou melhor? Para ter esta performance será preciso trabalhar na faixa de resistência de apenas 1 dígito. No entanto, quando os resistores R1 e R2 são reduzidos, a corrente aumenta, o que não é prático. Dependemos pois de C2 para reduzir a impedância. Isso pode ser obtido com os valores de componentes colocados na curva da figura 5.

 

Figura 5 - Circuito de polarização passiva com capacitor de 100 µF.
Figura 5 - Circuito de polarização passiva com capacitor de 100 µF.

 

Circuito Estéreo

Antes de discutirmos circuitos ativos, é interessante olhar o que acontece num projeto estéreo. Para um sinal que está compartilhando o gerador de polarização, o mude ou problema de aplicação do sinal ocorre. Existe, portanto um problema adicional: o cruzamento dos sinais do canal esquerdo para o direito e vice-versa. O que ocorre está mostrado na figura 6.

 

Figura 6 - Circuito de polarização passiva com sinais estéreo.
Figura 6 - Circuito de polarização passiva com sinais estéreo.

 

A impedância finita da polarização cria uma tensão de sinal no terminal L do potenciômetro digital quando existe uma entrada no terminal H. Neste caso, entretanto o gerador de polarização está sendo compartilhado, o que significa a presença de sinais em ambos os pinos de saída, tanto com sinais da esquerda como da direita.

 

Polarização Ativa

Existe uma solução para todos estes problemas. Ela consiste em se fornecer uma impedância muito baixa para a tensão de polarização. Isso pode ser conseguido com o circuito da figura 7.

 

Figura 7 - Buffer com amplificador operacional para a polarização
Figura 7 - Buffer com amplificador operacional para a polarização

 

Resultados Medidos

Uma placa de teste foi utilizada para comparar os resultados das abordagens passiva e ativa. Na figura 8 e 9 temos as performances conseguidas com a placa baseada no circuito integrado MAX5457, potenciômetro digital da Maxim. O circuito passivo é formado por dois resistores de 1 k ohm e um capacitor de 4,7 µF.

 

Figura 8 - resposta de mute e plena escala com polarização passiva do potenciômetro digital.
Figura 8 - resposta de mute e plena escala com polarização passiva do potenciômetro digital.

 

O circuito ativo pode ter resistores de valores mais altos. Neste caso, são utilizados resistores de 100 k ? o que leva a uma corrente de apenas 25 µA.

 

Figura 9 - Curva para a polarização ativa.
Figura 9 - Curva para a polarização ativa.

 

Melhor Ainda - tudo integrado

Conforme vimos, a polarização ativa leva aos melhores resultados, mas exige componentes externos como o amplificador operacional de polarização. A Maxim, visando suprir este problema, tem no circuito integrado MAX5486 a solução completa com o circuito de polarização integrado para os dois canais, conforme mostra o diagrama de blocos da figura 10.

 

Figura 10 - MAX5486 - Controle de volume integrado com Vbias e buffers para os cursores recomendado para aplicações em áudio.
Figura 10 - MAX5486 - Controle de volume integrado com Vbias e buffers para os cursores recomendado para aplicações em áudio.

 

Outros elementos da família Maxim de controles de volume possuem ainda soluções para interfaceamento direto com microprocessadores, pushbuttons, encoders ou mesmo controle remoto infravermelhos.

BUSCAR DATASHEET


N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

Opinião

Fim de Férias (OP184)

Para os leitores que estudam ou ensinam e que nos acompanham, agosto marca o término das férias de meio ano. Também para os leitores que trabalham com eletrônica, o mês de agosto também encerra a temporada em que viajam com a família e os filhos justamente devido as férias.

Leia mais...

Humor
De uma certa maneira, o humor é um fenômeno burguês, embora o autêntico burguês seja incapaz de compreendê-lo.
Marisa Raja Gabaglia O Pirot Brasileiro - Ver mais frases


Instituto Newton C Braga
Entre em contato - Como Anunciar - Políticas do Site

Apoio Social
Lions Clube de Guarulhos Sul SOS Mater Amabilis
Advertise in Brazil
If your business is Electronics, components or devices, this site is the correct place to insert your advertisement (see more)