Compressor para Microfone (ART2262)

Excesso de modulação ou níveis de sinais de áudio muito altos pode prejudicar o funcionamento de sistemas de public-address ou de transmissores. Para evitar estes problemas, descrevemos um simples compressor para microfone que cortará os picos de áudio, evitando que eles provoquem fortes distorções nos sistemas de sonorização ambiente ou sobremodulação nos transmissores.

Alimentado por duas baterias de 9V ou fonte simétrica este compressor pode ser facilmente intercalado entre o microfone e a entrada de qualquer amplificador ou transmissor.

Não é fácil controlar a distância exata que devemos falar de um amplificador ou de um transmissor para máximo rendimento sem problemas.

Um simples tom mais forte ou uma aproximação indevida pode causar distorções nos sistemas de sonorização ambiente, que tornam a reprodução desagradável.

Nos transmissores o problema é mais grave, pois com excesso de som ocorre a sobremodulação, quando então boa parte da potência do transmissor é desperdiçada, influenciando no alcance ou na qualidade da recepção (figura 1).

Figura 1 – A sobremodulação

Por outro lado, se o nível de sinal for mais baixo que o ideal, não temos a potência máxima de saída, com conseqüências também impróprias para o funcionamento do sistema.

Como conseguir o nível ideal de sinal para a entrada de um amplificador ou de um transmissor, quer seja com sons fracos quer com sons mais fortes?

A solução está no emprego de uma etapa pré-amplificadora que possua um ganho variável dependendo da intensidade do sinal de entrada, que é justamente o proposto neste artigo.

Com os sinais fracos, o ganho é máximo, levando o amplificador ou o transmissor ao rendimento também máximo.

À medida que o sinal vai se tornando mais forte, o ganho da etapa é reduzido de modo a não saturar o amplificador ou o transmissor, causando distorções ou sobremodulação.

Temos então uma “compressão“ do sinal, que justifica o nome deste tipo de aparelho, com uma curva de funcionamento do tipo mostrada na figura 2.

Figura 2 – Curva de atuação do aparelho

Observe que o ganho cai à medida que os sinais se tornam mais intensos, evitando assim a saturação do sistema.

O circuito possui um ajuste para o nível máximo de excitação do amplificador ou do transmissor que depende de suas características de entrada e do microfone usado.

As características deste aparelho são:

Tensão de alimentação: 9 + 9 ou 12 + 12 V

Corrente de consumo: 5mA (aprox.)

Impedância do microfone usado: 50 a 50 k (dinâmico)

Impedância de saída: 50 k ou mais

O CIRCUITO

O amplificador operacional 741 funciona com fonte simétrica e ganho médio determinado pela resistência de realimentação, dada pelo potenciômetro P1 e por R3.

No entanto, este ganho também depende da resistência apresentada pelo transistor Q1 entre o dreno e a fonte.

O ganho da etapa pode, então, ser alterado em função da polarização de comporta do transistor de efeito de campo.

Temos, desta forma, ligado à saída do operacional um sistema paralelo de realimentação em que existem dois diodos que retificam o sinal de áudio e o aplicam, após filtragem por C3, na comporta do transistor de efeito de campo.

Sendo assim, quando o nível de sinal na saída do operacional tende a subir, a comporta do transistor é polarizada no sentido de provocar uma redução de ganho.

Do mesmo modo, com sinais fracos na entrada, quando o nível de sinal na saída do operacional se torna baixo, a polarização de comporta do FET faz com que o ganho da etapa aumente.

Com a configuração indicada podemos obter uma compressão de até 20 dB nos picos mais intensos de áudio e o ganho chega a 20 vezes com os sinais mais fracos.

O capacitor C1 proporciona uma inércia na atuação do sistema, de modo a não termos variações bruscas que causariam efeitos desagradáveis.

Eventualmente, em função da aplicação, você poderá experimentar outros valores para este componente, na faixa de 2,2 a 22 µF.

É importante lembrar que, no caso dos transmissores (radioamadores PX e PY e serviços de comunicações), a sobremodulação é um problema que impede o bom rendimento e que um bom sistema de compressão permite concentrar o máximo de potência de áudio na portadora de RF e, com isso, aumentar o alcance.

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do aparelho, incluindo a fonte de alimentação com baterias de 9 V.

Figura 3 – Diagrama completo do compressor

A montagem numa placa de circuito impresso universal com padrão de matriz de contatos é mostrada na figura 4.

Figura 4 – Montagem em placa universal

Os cabos de entrada e saída de sinal devem ser blindados com as malhas aterradas para se evitar a captação de zumbidos.

Os resistores são de 1/8 ou ¼ W com 5 ou 10% de tolerância.

C1 é um eletrolítico para 16 V e os demais capacitores podem ser tanto de poliéster como cerâmicos.

O potenciômetro P1 pode ser linear ou log e, em certos casos, pode até ser substituído por um trimpot, caso em que faremos um único ajuste em função do microfone usado.

O interruptor geral S1 deve ser duplo, pois temos uma fonte de alimentação simétrica.

Uma fonte de alimentação é sugerida na figura 5.

Figura 5 – Fonte para o circuito

O transformador tem secundário de 9 + 9 V com corrente de 100 mA ou mais.

A retificação é feita por quatro diodos 1N4002 e a filtragem com eletrolíticos de 1000 µF x 16 V.

Eventualmente será necessário utilizar uma filtragem dupla, com mais um par de eletrolíticos e resistores de 100 Ω, conforme mostra a figura 6, caso seja notada presença de roncos, em vista da disposição dos componentes na montagem final.

Figura 6 – Filtragem dupla

O conjunto poderá ser montado em caixa plástica ou então incorporado ao próprio equipamento com o qual deverá funcionar, desde que haja espaço disponível.

PROVA E USO

O aparelho é intercalado entre o microfone e a entrada do transmissor ou amplificador, conforme mostra a figura 7.

Figura 7 – Modo de ligação

Basta então ligar a unidade e ajustar P1 para que se obtenha o máximo de volume sem distorção.

Para o caso de transmissor, a sobremodulação pode ser verificada com a ajuda de um osciloscópio, como mostra a figura 8.

Figura 8 – Ajustando com osciloscópio

Nesta figura temos diversos graus de modulação, de modo que você poderá facilmente fazer o ajuste de P1 para que ocorra a situação ideal de 100% quando seu nível de voz e a posição em relação ao microfone for normal.

Um fator importante quanto ao uso do compressor, e que deve ser levado em Conta, é que temos um aumento da sensibilidade a sons fracos, o que significa que se torna mais fácil a captação de ruídos ambientes.