Câmara de Eco Integrada (ART2991)

Um dos recursos que mais fascina os amantes do bom som é a Câmara de Eco. No entanto poucos podem contar com tal recurso, porque os tipos comerciais não são acessíveis, pelo seu alto custo, ou então porque os tipos mais simples não possuem um desempenho a altura dos ouvidos mais exigentes. Neste artigo apresentamos um verdadeiro eco integrado com linha de retardo digital, de ótimo desempenho e que pode ser adaptado com facilidade na maioria dos equipamentos de som.

Nota: Este artigo é de 1988, existindo hoje tecnologias mais avançadas, como as que fazem uso de FPGAs e DSPs para se obter efeitos de som. No entanto, se o leitor encontrar o circuito integrado usado, a montagem pode ser interessante.

Para produzir eco ou reverberação em reproduções, gravações e transmissões de rádio é necessário dispor de uma linha de retardo com características especiais.

Se esta linha de retardo “atrasar" o som em mais de 0,1 segundo, temos o efeito conhecido como eco, ou seja, a audição do mesmo som sucessivas vezes, como num grande ambiente onde ele possa se refletir nas paredes.

Por outro lado, se a linha de retardo “atrasar" o som entre 0,05 e 0,1 segundos, temos o efeito conhecido como reverberação, ou seja, o som se “prolonga" como se sua reprodução fosse feita dentro de um grande tambor de óleo.

Diversas são as formas de se obter o “atraso” do som a ser° reproduzido e com isso o efeito de eco ou reverberação.

Uma delas é através de um transdutor de molas.

O som se propaga pela mola e se reflete sucessivas vezes nos seus extremos, produzindo então a reverberação.

Outra forma é através de uma longa mangueira enrolada, onde o som é aplicado numa extremidade através de um pequeno alto-falante, e novamente captado, com "atraso", na outra extremidade.

Considerando que a velocidade de propagação do som*no ar é de aproximadamente 340 metros por segundo, para obtermos um retardo de 0,1 segundo precisamos de uma mangueira de 34 metros de comprimento!

A eletrônica moderna, entretanto, desenvolveu dispositivos de estado sólido que substituem estes recursos pouco práticos, para se obter o eco e a reverberação.

Um destes recursos é a linha de retardo integrada, conhecida como “brigada de baldes" pelo seu princípio de funcionamento, e que não está sujeita a problemas de instalação e operação como os recursos mecânicos.

A linha de retardo que usamos em nosso projeto consiste numa grande cadeia de 512 transistores de efeito de campo e capacitores, conforme mostra a figura 1.

Figura 1 – Linha de retardo com FETs | Clique na imagem para ampliar |

Cada capacitor armazena o sinal e o transfere para o seguinte, controlado por um "clock", de modo que no final, o sinal sai com um bom retardo.

O integrado usado para esta finalidade é especial, o TDA1022, que contém 512 células de retardo, permitindo a realização de uma montagem bastante compacta.

O que fazemos então é utilizar uma linha de retardo deste tipo e um circuito de mixagem e reaplicação de sinal à entrada.

Podemos assim mixar o sinal retardado com o sinal principal, obtendo o eco em diversas proporções, e além disso reaplicar o sinal na entrada, obtendo os efeitos de prolongamento do eco ou a reverberação.

Para obter tais efeitos é muito simples: basta intercalar o circuito entre a fonte de sinal (pré-amplificador, gravador, tape-deck, toca-discos, microfone etc.) e o amplificador de áudio (gravador ou transmissor).

Sua alimentação é feita com 12 V, e como o consumo de corrente é muito baixo, pode-se utilizar a própria fonte do aparelho de som.

O CIRCUITO

A velocidade com que o sinal passa pelo TDA1022 e, portanto, o seu retardo final, é dada pela frequência de um clock, montado com o integrado CMOS 4001.

Este clock deve ter características especiais.

A primeira delas é que deve fornecer sinais defasados, pois a transferência do sinal dentro do TDA1022 deve ser feita em células alternadas, ou seja, devemos num ciclo esvaziar uma célula, transferindo o sinal para a seguinte, para depois, no próximo ciclo, transferir o sinal da célula anterior para a que foi esvaziada (figura 2).

Figura 2 – A transferência dos sinais | Clique na imagem para ampliar |

Por outro lado, a velocidade de operação do clock determina o retardo obtido, e neste ponto temos algumas limitações a serem consideradas: se a velocidade for muito pequena, obtemos um bom retardo, no entanto não conseguimos "pegar" amostras do sinal de áudio nas frequências elevadas, ou seja, nãor conseguimos obter eco nos sons agudos ou mesmo médios.

E, é claro, se tivermos uma velocidade muito grande, teremos o efeito com uma faixa de áudio mais ampla, porém ele será pouco acentuado.

A conciliação das duas limitações é obtida com uma frequência de clock entre 10 e 15 kHz, caso em que conseguimos o eco e a reverberação com os sons graves e parte dos médios.

Lembramos que não se obtém bom efeito com eco de agudos, o que significa que nem mesmo os aparelhos profissionais trabalham com esta faixa de frequência.

No nosso caso, o clock tem um ajuste (P2) que permite uma variação da sua frequência numa faixa bastante ampla, o que permite ao montador encontrar o seu ponto ideal de funcionamento.

O sinal de áudio a ser "retardado” é aplicado ao TDA1022, via pino 5, tendo em R1 um resistor de carga, para o caso de operarmos com uma fonte de sinal intenso como a saída de um rádio ou pequeno amplificador.

Se a fonte de sinal for um pré-amplificador, toca-discos ou outro equipamento que não tenha saída de potência, o resistor R1 deve ser retirado.

O sinal derivado para a saída é dosado via P1, sendo então mixado ao sinal retardado num CA3140, com elevado ganho.

Na saída do TDA1022 temos um filtro passa-baixas formado por R9, R10, C5 e C6, cuja finalidade é eliminar o ruído que possa ser causado pelo clock.

P3 controla a intensidade do eco, sobrepondo-o ao sinal principal, e P4 permite ajustar a simetria do sinal aplicado à linha de retardo, de modo que um mínimo de distorção ocorra.

Lembramos aos montadores que, como se trata de equipamento que opera com sinais de áudio de pequena intensidade, todas entradas, saídas e conexões aos potenciômetros devem ser feitas com fios blindados.

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do aparelho.

Figura 3 – Diagrama completo da câmara de eco | Clique na imagem para ampliar |

A placa de circuito impresso, em tamanho natural, é mostrada na fig. 4.

Figura 4 – Placa para a montagem | Clique na imagem para ampliar |

Para os integrados sugerimos a utilização de soquetes.

O TDA1022 não é de fabricação nacional podendo ser obtido através de nossos fornecedores (veja anúncios no site).

Os demais componentes são comuns.

Os resistores podem ser de 1/8 ou ¼ W com 5 % ou 10 % de tolerância, e os capacitores menores podem ser tanto cerâmicos como de poliéster.

Já os eletrolíticos devem ter uma tensão de trabalho de16 V.

Os potenciômetros são todos lineares e o conjunto deve ser encerrado preferivelmente em caixa metálica, para se evitar a captação de zumbidos.

Se for usada fonte de alimentação em separado, esta deve ter uma excelente filtragem, para que seja evitada a introdução de zumbidos.

PROVA E USO

Na figura 5 temos o modo de se intercalar o aparelho entre uma fonte de sinal e um amplificador para obtenção de eco.

Figura 5 – Usando o circuito | Clique na imagem para ampliar |

Ligue inicialmente a fonte de sinal a 1/3 de seu volume e a alimentação do eco.

O amplificador de saída deve estar com 1/3 ou 1/4 de seu volume máximo.

Coloque primeiramente P1 no mínimo e ajuste ao mesmo tempo P3 e P2, para obter som com tonalidade um pouco grave na saída.

Depois misture este sinal com o da entrada, abrindo lentamente P1 até obter o eco ou reverberação desejados.

Retoque o efeito ajustando P4 para eliminar qualquer tipo de distorção.

Comprovado o funcionamento é só fazer a insta!ação definitiva.

Na figura 6 temos o modo de se usar a câmara de eco no carro, com um amplificador em separado ligado a um bom alto-falante de graves.

Figura 6 – Usando no carro

Neste caso, a alimentação vem da própria bateria do ca rro.

Para usar a câmara de eco respeite ás limitações do circuito no que se refere à potência aplicada a R1 e sua eventual não necessidade de uso.