| |
CONTROL DE VOLUMEN
INTRODUCCIÓN
El control de volumen es el elemento más pernicioso de la cadena. Produce más pérdidas que los cables y puede hacer que el mejor amplificador se comporte penosamente. Y eso sin hablar de la cantidad de ruido, que es bastante alta, y lo peor, está en el momento que la señal tiene la menor amplitud, con lo cual se hace más grande al amplificarse luego junto a la señal.
Inicio
POTENCIÓMETROS
Ya hay unos cuantos fabricantes que se han dado cuenta del hecho de que los potenciómetros aumentan el ruido y degradan la señal.
Los principales problemas del potenciómetro son estos:
El contacto entre el contacto deslizante y la pista de carbón es sumamente malo. El carbón se corrompe, muy especialmente con la humedad, se erosiona, se crea polvo... No es muy lógico utilizar unos conectores bañados en oro para acabar usando un potenciómetro de carbón, que es lo que tienen multitud de equipos.
Por otra parte el rango dinámico de un potenciómetro es pobre y sobre todo, se llega una gran degradación en el sonido cuando se obtienen las máximas atenuaciones. Este rango está limitado por la resistencia parásita del contacto, que está entre 10 y 50 Ohm, depeniendo de si es lineal, logarítmico y del valor. |
 |
|
Potenciómetros
|
En el habitual potenciómetro de 47k que se suele tener, el rango dinámico es de 60dB suponiendo que la resistencia mínima es de 50Ohm y que se puede llegar a la mínima resistencia sin perder calidad, cosa que no ocurre.
Por si todo esto fuera poco, existe otro factor, la capacidad parásita entre el contato deslizante y otras partes del potenciómetro, ayudado por la misma pista de carbón. Esto hace que el cable que se suele usar hasta la siguiente entrada de alta impedancia debe tener una muy alta calidad, cuando lo que normalmente encontramos es pista de circuito impreso, sin protección contra ruido eléctrico y sin nada que reduzca los efectos de la capacidad con una alta impedancia. Esto es un pozo negro para el dinamismo. Cuanto más largo sea ese cable, más calidad se perderá.
Inicio
ALTERNATIVAS AL POTENCIÓMETRO
Estos aparatos lo que pretenden es evitar el principal problema de los potenciómetros, el mal contacto entre la pista de carbón y el metal, y la capacidad parásita.
ATENUADORES ESCALONADOS
Dannish Audio connect (DACT) tiene los mejores aparatos al respecto. Se trara de selectores con unos, dos u cuatro canales y entre 12 y 24 opsiciones por canal. Cada posición es una red atenuadora del estilo de una L-PAD con resistencias SMD de calidad, normalmente de film metálico, y que tienen un margen de ruido de unos 100dB (12nV/Hz^(1/2)), la envidia de los potenciómetros de carbón. Esta cifra no es alcanzable con el carbón en una configuración estándar, ya que el carbón sufre un ruido producido por la inhomogeneidad de la materia.
Estos aparatos eliminan el mal contacto entre la pista y el contacto deslizante, pero no eliminan la capacidad parásita, aunque reducen notablemente su valor. De hecho llegan a atenuar hasta 50MHz. Pero aún así se debe cargar un cable de alta capacidad desde una fuente de alta impedancia, y esto supone pérdidas en el dinamismo y en el ancho de banda. |
 |
| |
Atenuador escalonado estéreo
|
El rango dinámico es de 60dB reales, aunque tiene el problema de los "grandes" pasos de atenuación etre una posición y otra.
A diferencia de los potenciómetros de carbón, la resistencia de los contactos es de 10mOhm, más de 1000 veces menor.
El precio de DACT puede ser un problema, así como su disponibilidad. Es posible hacer lago parecido con selectores de 3€ y resistencias de film metálico, por un precio que no llega a 5€. Sólo hay que calcular las resistencias y unirlas en los contactos de el selector de la manera adecuada.
A la derecha se ovbserva cómo está implementado. es fácil hacerse uno. Lo que es más laborioso es elegir las resistencias para atenuar correctamente.
Para esto puede servir de ayuda el script de la página de filtros pasivos para calcular una L-pad y dejar siempre la misma impedancia.
El script maneja dBs de potencia, no de voltaje, así que debemos introducir la mitad de los dBs a atenuar. Para atenuar 30dBs debemos introducir 15dB. |
 |
| |
Circuito de un atenuador
|
El circuito mostrado a la derecha es un cálculo de un atenuador escalonado de 12 posiciones muy económico y con bastantes buens prestaciones. El rango dinámico es bastante grande, y lo más importante es que lo cumple, a diferencia de los potenciómetros.
Los saltos son de 6dB de voltaje, lo que no es mucho, pero si se puede hechar de menos algo más de precisión. En todo caso por su precio y la suma facildad de montaje, tampoco se le puede pedir más.
Requiere en todo caso que la etapa siguiente tenga una impedancia de entrada bastante grande (50kOhm mínimo) y que el cable tenga la menor capacidad posible. En otro caso es recomendable un driver de línea. |
Descargue un fichero de texto con la lista de componentes.
|
Inicio
RESISTENCIAS VARIABLES CON LA LUZ (LDRs)
Con estos dispositivos se puede hacer una gran variedad de configuraciones, con unas caracterísiticas a favor muy interesantes como
- gran rango dinámico (>120dB: 10Ohm-20MOhm)
- su gran facilidad y precisión en el uso Se controlan con corriente, que puede salir de un DAC de 8 bit lento, de 2 o 3e o un potenciómetro.
- la ausencia de contactos: todas las partes van soldadas
- bajo precio, incluso menor que un potenciómetro bueno
Pero tienen un grave problema: las LDRs no son lineales. |
 |
| |
LDRs con LED integrado
|
Silonex ha desarrollado unos modelos híbridos de las dos tecnologías disponibles, sulfuro de cadmio (CdS) y seleniuro de cadmio (CdSe). De esta manera, ambas resistencias trabajan en zona lineal. El resultado es que para señales de baja amplitud se consiguen distorsiones bajas, dede luego mucho menores que los reguladores integrados y los circuitos que linealizan FETs, con un amplio rango dinámico, sin clicks, sin ruido de contacto deslizando sobre una pista carcomida... |
 |
| |
Circuito equivalente
|
Silonex ofrece una serie de circuitos interesantes relacionados con el tema, como compresores, limitadores, crossfaders, controles de volumen, etc...
Inicio
CIRCUITOS DE CARGA VARIABLE.
Conectando el contacto deslizante a alguno de los terminales de los potenciómetros se pueden hacer cosas muy interesantes, con el único problema de que como la resistencia del contacto no es cero, no se puede atenuar completamente.
PASIVOS
Una forma fácil de eliminar el problema del mal contacto entre el carbón y el contacto deslizante es conectar el contacto deslizante a uno de los terminales y en ese terminal o en el otro, conectar una resistencia. Es la forma más barata y fácil de tener un potenciómetro medio decente sin los problemas habituales. Es lo que uso actualmente.
Su rango dinámico no es muy grande, pero llega a 40dB con calidad. No se producen pérdidas tan obvias y evidentes al llegar a la máxima atenuación.
Sólo tiene dos problemas, aparte de que no se le pueden pedir milagros. Cuando circulan grandes corrientes entre el contacto deslizante y la pista de carbón es cuando se producen los ruidos que todos conocemos. Para evitar esto se debe usar una resistencia de 50-100 Ohm entre el contacto deslizante y el contacto del final, en vez de conectarlos directamente. Así las corrientes están limitadas. |
 |
 |
| |
Versión1 |
Versión2 |
El otro problema es el ovbio. Para la fuente de sonido (CD, radio, etc...) la carga es variable. No les va a pasar nada si la resistencia no es menor de 10k, pero sucede que se escucha mejor en unas posiciones que en otras, por la manera en como se comporta la capacidad del cable, etc... De todas formas esto es heredado de la configuración normal.
Inicio
ACTIVOS
Hans Nickolas Wilson, el inventor de esta configuración tuvo una gran idea, convertir el potenciómetro en una carga variable para un dispositivo de transconductancia, un tubo, un fet, o un operacional. El lo hizo con tubos y yo lo probé con operacionales.
El resultado es el dinamismo en estado puro.
El mejor que he probado después de atenuar en el DAC.
Lamentablemente si se realiza con transistores disctretos tiene problemas de distorsión y deslizamiento térmico, que espero solucionar con transistores duales (cuando aprenda a soldar algo que tiene tres patas en ¡2mm!).
Como ventajas, el dinamismo es extremo. Hasta ahora es el único que soluciona el problerma de cargar con un cable capacitivo desde una alta impedancia, y realmente se nota. Las mediciones de Hans así lo muestran. |
 |
| |
Circuito con carga variable |
El circuito es bastante simple de montar, se puede hacer en placa de prototipos. El esquemático estará disponible en breve tiempo.
A la derecha se puede ver mi versión, con operacionales.Desde luego cuando se consiga una versión sin deslizamiento térmico se conseguirá un gran nivel.
Pulse aquí para ver el circuito. |
 |
El dispositivo de transconductancia utilizado es un amplificador opreacional a modo de conversor tensión-corriente. Esta coriente es recogida por un espejo de corriente que manda la senal "hacia arriba". La fuente de corriente está hecha con un espejo de corriente para dar algo más de estabilidad térmica. El potenciómetro es la carga variable. Como las corrientes continuas no serán nunca iguales entre la fuente de arriba y la de abajo, habrá un cierto offset de cotinua. Esto obliga a usar un condensador de acoplo.
Inicio
ETAPA INVERSORA CON POTENCIÓMETRO.
El rango dinámico es pequeño, 30-40dB, pero suficiente para lo que se suele hacer.
Es muy simple, se encarga del problema de los cables atacados por una alta impedancia y se puede optimizar bastante, con un atenuador escalonado, operacionales buenos...
La etapa inversora es la única que produce ganancias menores que uno, y esto se aprovecha. En vez de utilizar dos resistencias, se usa un potenciómetro. Conviene tener la resistencia R2 como protección para el operacional. |
Etapa inversora con potenciómetro
|
Un problema de este circuito es que invierte la fase, pero no es un gran problema.
Otro más serio es que la impedancia de entrada es variable y puede llegar a valores muy bajos, por lo que conviene poner una resistencia de al menos 600Ohm a la entrada, para proteger las fuentes de sonido. Otro problema es que se pueden obtener ganancias demasiado altas. Se debe añadir alguna resistencia para limitar su ganancia. |
Detalle del circuito con todas la protecciones
|
Estas dos trabas se contemplan en el circuito con las dos consideraciones anteriores, aparte de dos tipos de protección más que hacen que el preamplificaor pueda ser atacado desde cualquier fuente, incluso si la fuente falla este bloque no sufre daños. Está protegido contra subidas bruscas de tensión en la entrada de línea y contra DC.
C1 marca un polo a 13Hz, se puede elegir de un valor mayor para alejar ese polo a menos de 5 Hz. Conviene que sea un condensador no polarizado.
Conviene usar exclusivamente operacionales con entrada Jfet, por cuestiones de ruido.
En esta etapa, a diferencia de los demás circuitos , el potenciómetro debe ser lineal, no logarítmico.
Inicio
REGULADORES INTEGRADOS.
Aquí existen bastantes opciones, desde los que linealizan FETs o bipolares, con resultados no muy buenos, a monstrusos arrays de resistencias seleccionadas con puertas de transmisión CMOS ultralineales, con buenos resultados.
Existen transistores Jfet especializados en esa labor, los VCR (voltage controled resistor) basados en las propiedades resistivas de los FETs en zona óhmica, y en los Jfets concretamente porque en algunos es reversible la fuente y el drenador |
|
Sin embago, el problema de este circuito es la distorsión armónica, ya que la resistencia del canal no es perféctamente lineal frente al voltaje Vgs. Por eso es posible llegar a un 1% de THD. Una técnica para reducir esa distorsión es aplicar una realimentación como la del circuito de la derecha, donde se requieren meyores voltajes de control pero se puede llegar a un 0,1% en las mismas condiciiones que el caso anterior. |
 |
Esto se suele emplear en circuitos donde no es muy importante la distorsión armónica, pero si el hecho de tener un férreo control sobre la ganancia, y además rápido, sin clics, y sobre todo, donde no es posible depender de partes mecánicas como potenciómetros, en aplicaciones con señales moduladas como video, radio, etc...
Inicio
REGULACIÓN EN EL DAC.
Al variar la tensión de referencia del DAC se puede variar la corriente que proporciona, y algunos DAC llevan un operacional con ganancia programable, mediante un array de resistencias.
Inicio
REGULACIÓN POR CONMUTACIÓN.
Mediante técnicas de modulación de anchura de pulso se puede hacer un control de volumen. La anchura de pulso se controla con una referencia de tensión, que puede venir diréctamente de una división de tensión de un potenciómetro.
Estos pulsos con ancho modulado se introducen al control de una puerta de transmisión CMOS.
Como problemas, tiene los habituales de la modulación de anchura de pulso. Ruidos de conmutación, requiere conmutaciones muy rápidas, de más de 1 MHz, los agudos pierden calidad...
De todas formas, siempre hay empresas que lo hacen bien, y Bang&Oluffsen ha conseguido atenuadores con un margen dinámico de 140dB.
Inicio
MUTE
A veces ocurre que llaman por teléfono (%&@#!!!!) en medio de una audición. Para eventos de ese estilo en los que hay que bajar el volumen a niveles que no interfieranen una conversación, o incluso dejarlo a cero. Con el CD se puede utilizar el pause, pero con un disco de vinilo es más problemático. Posiblemente para cuando termine de levantarse la aguja ya no será necesario...
El mute puede ser total o parcial. Un mute total es muy fácil de hacer con un interruptor.
Un mute percial reduce una cantidad importante la señal de entrada, por lo general son 20dBs, pero puede ser más, 30, por ejemplo.
Puede implementarse con una L-pad y un selector de dos canales y dos posiciones (switch DPDT) Puede utilizarse el script de la página de filtros pasivos para calcular una L-pad y dejar siempre la misma impedancia. Nuestras fuentes de sonido lo agradecerán.
El script maneja dBs de potencia, no de voltaje., así que debemos introducir la mitad de los dBs a atenuar. Para atenuar 20dB, debemos escribir 10. |
 |
| |
L-pad e interruptor DPDT
|
Conviene comentar que para que se produzca el mute en todos los canales, se requieren el doble de circuitos en el interruptor que canales. Por ejemplo, en un sistema estéreo, se requiere un interruptor de 4 circuitos y dos posiciones.
Inicio |
