Camera de Eco Integrada

Para produzir eco ou reverberação em reproduções, gravações e transmissões de rádio é ''ecessário dispor de uma linha de retardo com caractei.stica especiais. Se esta linha de retardo "atrasar" o som em mais de 0,1 segundo, temos o efeito conhecido como eco, ou seja, a repetição do mesmo som como ocorre num grande ambiente com muitas reflexões.

Por outro lado, se a linha de retardo "atrasar* o som por um tempo entre 0,05 e 0,1 segundo, teremos o efeito conhecido como reverberação, ou seja, o som "se prolonga" como se sua reprodução fosse dentro de um grande tambor de óleo.

Diversas são as formas de se obter o atraso" de um sinal de áudio que deve ser reproduzido. Uma delas é através de um transdutor de molas, ou seja, um dispositivo mecânico.

O som se propaga pela mola e sofre sucessivas reflexões em suas extremidades, produzindo então o efeito de 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 da ordem de 340 metros por segundo, e fácil perceber que para obtermos um retardo de 0,1 segundo precisamos de uma mangueira de 34 metros de comprimento.

A eletrônica moderna, entretanto, tem outras formas de atrasar os sinais e para isso foram desenvolvidos alguns circuitos integrados interessantes.

Um destes circuitos integrados é o que contém uma linha de retardo digital conhecida como "brigada de baldes", pelo seu princípio de funcionamento, e que não está sujeita a problemas de instalação e operação que ocorrem com recursos puramente mecânicos.

A linha de retardo que usamos em nosso projeto contém uma grande cadeia de 512 transistores de efeito de campo e capacitores ligados conforme mostra afigura 1.

Cada capacitor armazena uma pequena tensão que corresponde a um ponto da variação do sinal de áudio e o transfere para o seguinte controlado por um oscilador (clock) que determina o tempo em que ele vai atravessar toda a seqüência.

Desta forma, o sinal de áudio é fragmentado em tensões que são aplicadas sucessivamente ao circuito e o atravessam, aparecendo na outra extremidade com um bom retardo.

O circuito integrado usado para esta finalidade é o TDA1022, e que possibilita a realização de uma montagem bastante compacta.

O que fazemos então ó utilizar uma linha de retardo deste tipo e um circuito de mixagem e reaplicação de sinal à entrada. Podemos assim separar uma parte do sinal do sistema de som, atrasá-lo e depois mixá-lo de volta ao sinal que deve ser reproduzido.

Para obter os efeitos desejados com o aparelho proposto é muito simples: basta intercalar o aparelho entre a fonte de sinal (pré-amplificador, gravador, tape-deck, microfone, mixer, etc.) e o amplificador final de potência.

A alimentação do circuito é feita com uma tensão de 12 V e como o consumo de corrente é baixo pode ser aproveitada a própria fonte de alimentação do equipamento com que ele vai funcionar.

A LINHA DE RETARDO INTEGRADA
O nome dado à linha de retardo integrado de "brigada de baldes" (Bucket Brigade no original, em inglês) vem de seu próprio de funcionamento.

Imaginemos que um sinal de áudio, que supomos ser senoidal para maior facilidade de explicação, possa ser decomposto em níveis, como da água em uma fileira de baldes, conforme mostra a figura A.
Cada nível num balde corresponde a um ponto (valor instantâneo) da senóide. Evidentemente, pode ser percebido que, para termos uma representação tanto mais precisa da senóide, maior será a quantidade de pontos de decomposição ou baldes usados.

Se quisermos "transmitir" desta senóide adiante pela fileira de baldes, devemos fazer isso com uma seqüência de operações sincronizadas. Nesta seqüência, jogamos água de um balde cheio para o vazio seguinte, e assim por diante, com cada ponto da senóide. Temos então ciclos de esvaziamentos e enchimentos sucessivos de baldes, num compasso que leva a senóide inteira adiante, conforme mostra a figura B.

Dependendo do ritmo em que o processo é executado, e do comprimento da seqüência de baldes, teremos no final a recuperação da senóide original, mas retardada de um certo tempo.

Quanto mais comprida for a seqüência de baldes e mais lento o processo de transferência balde a balde, mais tempo demora para que um ponto da senóide que entre numa extremidade chegue até a outra. Eletronicamente, os baldes são capacitores que podem armazenar uma tensão cujo valor depende justamente da amplitude do sinal num determinado instante. A esta tensão ou carga corresponde um valor do sinal que vai atravessar o circuito.

Os dispositivos de transferência, ou seja, as "válvulas" que deixam a água passar de um balde para outro são transistores de efeito de campo (FET).

Na entrada dos dispositivos de transferência aplica-se um sinal de "clock" que alternadamente comanda a transferência das cargas de um capacitor para outro levando assim o sinal para adiante.

Pouco antes da saída, o sinal é separado em duas seqüências, conforme mostra a figura C.

A finalidade desta separação é que, havendo duas seqüências separadas, no momento em que combinamos os sinais de saída, preenchemos os espaços devido à necessidade de se ter um capacitor sempre "vazio" e outro "cheio" na seqüência principal. As saídas são interligadas e com isso, consegue-se a "recuperação" do sinal original aplicado à entrada.

O tempo de retardo para o sinal que se obtém é função do número de células (ou baldes) e também da freqüência do sinal de clock, mas existem limites práticos bem definidos.

O tempo de retardo para o sinal no TDA1022, em que temos 512 células é dado pela fórmula:

t = (2 x 512)/T

Onde: t é o tempo de retardo em segundos

f é a freqüência do clock em hertz

A maior freqüência que "passa" pela linha de retardo também depende do próprio tempo de retardo e do número de células. Teoricamente, esta freqüência máxima está em torno de 1/3 da freqüência do clock. Assim, para uma freqüência de dockem torno de 12 kHz, temos como limite para a freqüência de áudio de que se obtém eco, algo em torno de 4 kHz.

Para obtenção de retardos maiores, pode-se aumentar o número de circuitos integrados pelos quais o sinal deve passar.

O CIRCUITO
A velocidade com que o sinal de áudio passa pelo TDA1022 e portando seu retardo total é dado pela freqüência de um oscilador (clocK) montado em torno de um circuito inteqrado 4001. Este clock deve ter características especiais para poder operar com o TDA1022. A primeira é que ele deve fornecer sinais defasados pois a transferência do sinal dentro do circuito integrado é feita em células alternadas. Isso significa que num ciclo esvaziamos uma célula transferindo o sinal para a seguinte, para depois, no cicio seguinte, transferir o sinal da célula anterior para a que foi esvaziada, conforme sugere a figura 2.

Por outro lado, a velocidade de operação do clock deve ser tal que determina o retardo desejado, e neste ponto existem limitações a serem consideradas: se a velocidade for muito pequena, obtemos um bom retardo, no entanto, não conseguimos "pegar" amostra dos sinais de áudio nas freqüências elevadas, ou seja, não conseguimos obter eco com sons médios e agudos. Por outro lado, se tivermos uma velocidade maior do sinal, o eco obtido será pobre, mas o sinal que passa pode conter os graves, médios e até mesmo uma parte dos agudos.

A conciliação das duas limitações é obtida com uma freqüência de clock entre 10 e 15 kHz, caso em que conseguimos um bom eco com os sons graves e parte dos sons médios. Lembramos que não é necessário na prática obter eco de agudos, pois eles não são facilmente percebidos pelos nossos ouvidos e por isso nem mesmo os equipamentos profissionais trabalham com esta faixa.

No nosso caso, o clock tem um ajuste (P2) de freqüência que permite sua operação numa faixa bastante ampla, o que dá ao operador a possibilidade de ajustar o ponto desejado de funcionamento.

O sinal de áudio que vai 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 sinais mais intensos ou que exija uma carga como por exemplo a saída de rádio ou pequeno amplificador.

Se a fonte de sinal for um pré-amplificador, toca-discos ou outro equipamento que não tenha um sinal intenso, o resistor R1 pode ser reduzido ou mesmo eliminado.

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 que tem por finalidade eliminar do sinal retardado o sinal de clock que pode aparecer como um apito. Um eventual aumento de R9 e R10 e também desses capacitores pode ser necessários se o ruído de clock permanecer na saída da câmara de eco.

O potenciômetro P3 controla a profundidade do efeito, ou seja, a intensidade do sinal retardado. O trimpot P4 ajusta a simetria do sinal aplicado à linha de retardo de modo a ocorrer um mínimo de distorção.

Lembramos aos montadores que se trata de equipamento que opera com sinais fracos de áudio e que as conexões devem ser curtas e blindadas para que não ocorram instabilidades e roncos.

MONTAGEM
Na figura 3 temos o diagrama completo da Câmara de Eco Digital.

A placa de circuito impresso para esta montagem é mostrada na figura 4.

Para a instalação dos circuitos integrados sugerimos a utilização de soquetes que garantem maior segurança. O TDA0122 ó um circuito integrado nada fácil de ser obtido, assim antes de partir para a realização do projeto, verifique a disponibilidade deste componente.

Os demais componentes são comuns. Os resistores são de 1/8 W ou maiores com 5% ou mais de tolerância e os capacitores menores podem ser tanto cerâmicos como de poliéster.

Os capacitores eletrolíticos devem ter uma tensão de trabalho de 16V.
Os potenciômetros são todos lineares e o conjunto deve ser montado preferivelmente em caixa metálica para reduzir a possibilidade de captação de zumbidos.

Se for usada uma fonte de alimentação própria ela deve ser regulada e ter excelente filtragem.

O posicionamento do transformador na caixa deve ser estudado de modo que seu campo magnético não provoque zumbidos.

Para os cabos de entrada e saída de sinais devem ser usados fios blindados.

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

Ligue inicialmente a fonte de sinal com 1/3 de seu volume e a alimentação da câmara de eco. O amplificador de potência deve ser ajustado para um volume reduzido.

Coloque primeiramente P1 no mínimo e ajuste ao mesmo tempo P3 e P2 de modo a se obter um som de tonalidade um pouco grave na saída. Depois, misture este sinal com o de entrada ajustando P1 e ao mesmo tempo até obter eco e ajuste depois lentamente P4 para eliminar qualquer distorção.

Se persistir o zumbido do clock na saída temos duas possibilidades: aumentar os valores do filtro passabaixas, conforme explicado ou ligar entre o pino 16 e o terra do TDA1022 um capacitor de 470 nF (poliéster ou cerâmico) e acrescentar um capacitor de 10 nF do cursor de P3 ao terra.
Comprovado o funcionamento é só fazer a instalação definitiva.

Na figura 6 temos o modo de se usar a câmara de eco no carro, com um amplificador adicional ( booster) ligado a um bom alto-falante de médios e graves. Neste caso a alimentação pode ser obtida da própria bateria do carro.

Para usar a câmara de eco, respeite as limitações do circuito no que se refere à potência aplicada a R1, e sua eventual não utilização.

 

LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
CI1 - TDA1022 - circuito integrado - linha de retardo
Cl2 - 4001 - circuito integrado CMOS
Cl3 - CA3140 - circuito integrado - amplificador operacional JFET

Resistores: (1/8 W, 5%)
R1 - 47 ohms x 5 W - resistor de fio * Ver Texto
R2, R10 - 22k
R3 - 2K2
R4 - 5k6
R5 -1k
R6 - 10k
R7, R11, R12, R13, R14 -100k
R8 - 4k7
R9 - 47k
R15 - 2,2M
P1, P2 - 100k - potenciômetros lineares
P3 - 1M - potenciômetro linear
P4 - 4,7k - trimpot

Capacitores:
C1 -100 nF - cerâmico ou poliéster
C2 -150 nF - cerâmico ou poliéster
C3 - 10uF x 16 V- eletrolítico
C4 - 1,5 nF - cerâmico ou poliéster
C8 - 47 nF - cerâmico ou poliéster
C7 - 100uF x 16 V - eletrolítico
C8 -100 nF a 470 nF- cerâmico ou poliéster

Diversos:
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, jaques de entrada e saída de sinais, botões para os potenciômetros, fios blindados, material para fonte de alimentação, solda, etc.

 


 
 
 
 


Proibida a reprodução do conteúdo deste site em parte ou o seu todo sem a devida autorização de seus autores.!!
Este site foi criado utilizando tecnologia HTML - Active Server Pages - Melhor visualização: 1024x768 pixels .
E-mail : elvisspeed@ig.com.br