miércoles, 1 de julio de 2009

Proyecto 5: Reutilizando antiguas entradas PHONO para MIC o LÍNEA

Buenas noches, bienvenidos, hijos del rocanrol, en este proyecto vamos a modificar las clásicas entradas PHONO (para tocadiscos, giradiscos o coloquialmente platos) de los equipos de audio entrados en años, mesas de mezclas, etcétera, para poder aprovecharlas como entradas LINE más que estandarizadas hoy en día.

Antes que nada, echemos un vistazo al nivel de señales de audio habituales para comprender mejor lo que tenemos que hacer.

Nivel (en voltios RMS) Nivel (en dB) Impedancia (carga)
Nivel de Línea (audio de consumo) 0.316 v -10 dBV >10kΩ
Nivel de Línea (profesional) 1.228 v +4 dBu (+1.8 dBV) >10kΩ
Nivel de Phono 0.003 v -50 dBV ~50kΩ
Nivel de Micrófono 0.001 v -60 dBV 2-4kΩ (mic dinámicos)
Nivel preamplificado (salida tablas mezclas) 1 a 2 v +0 a +6 dBV >1kΩ (no todas, asegurarse)
Nota: ‘V’=1 volt (RMS), ‘u’=0.775 volts (RMS) y esta última referencia se usa más en entornos profesionales.

Así pues, el procedimiento aunque inicialmente laborioso, no es muy complicado, eso sí, requiere paciencia. Deberemos encontrar entre toda la circuitería del aparato la etapa preamplificadora de la entrada ‘phono’ (siguiendo cables de entrada de phono y pistas, tomándolo con calma y transcribiendo si hace falta parte del circuito a un papel, si no lo hemos encontrado antes por Internet, que muchos suelen estar colgados para técnicos de reparación o similares).

Ésta primera etapa preamplificadora tiene una ganancia elevada para llegar, al menos, al nivel de línea (316mV) a partir de los miserables 3 mV que proporcionan las cápsulas fonocaptoras de los tocadiscos, e incorpora, a la vez, un ecualizador para deshacer la ecualización RIAA (pre-emphasis) que se aplica en la grabación de los vinilos (por limitaciones mecánicas de la aguja). Por lo tanto, no nos quedará más que modificar la ganancia de la etapa y eliminar toda ecualización, para así obtener una limpia entrada de línea estándar.
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Ecualización necesaria para reproducir un vinilo correctamente (Curva RIAA inversa a la de grabación - De-emphasis).

Aquí observamos la curva de la ecualización que tendremos que eliminar del circuito. Ésta puede ser una curiosa explicación al hecho de que oigamos tan agudo el disco al acercar la oreja a la aguja (sí, también es cierto que desconozco totalmente la respuesta en frecuencia del conjunto mecánico aguja-capsula-brazo del tocadiscos, pero yo diría que se oyen unos agudos muy exagerados, probadlo y me contáis). Como otro apunte interesante, os puedo decir que, en el caso de no tener ningún preamplificador RIAA a mano, podemos usar la tarjeta de sonido de un computador para reproducir vinilos directamente, usando para ello su entrada de micrófono (de ganancia similar), eso sí, deberemos aplicar, posteriormente y mediante algún programa de edición de audio, la citada 'des'ecualización RIAA.

Volviendo a lo que nos interesa, se nos pueden presentar diversos casos similares, yo os comentaré uno sencillo con el que me encontré en una tabla de mezclas de hace unos 20 años, también en otra cadena de música de alta fidelidad y, según los de National Semiconductor, es el montaje que más se ha utilizado. El preamplificador suele estar conformado mediante un amplificador operacional (uno para cada canal) que a la vez hace de ecualizador activo aplicando la ecualización RIAA a la inversa.

Algunas de las posibilidades que podemos encontrar son:
(Usad los esquemas para orientaros únicamente, ya que en cada caso deberéis trabajar con el circuito de vuestro equipo)
  • Preamplificador con un operacional con ecualización activa mediante la red de realimentación, inversor (drcha.) o no-inversor (izqda., caso más habitual) :
Dibujo
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Nota avanzada (Entendiendo la electrónica de la ecualización RIAA):
Fórmulas de diseño para el circuito de la izquierda provenientes de la función de transferencia de la ecualización RIAA del operacional. Éstas se pueden obtener, por el método que nos explicaba Pablo en su post (Diagrama de Bode de magnitud), sabiendo que dicha función de transferencia para el caso no-inversor es H(s)=1+Z1/Z2 . El estándar RIAA impone 3 constantes de tiempo para realizar la ecualización, éstas son 3180us (50Hz), 318us (500Hz) y 75us (2123Hz). Estas contantes de tiempo definen la posición de polos o ceros de la variable 's' de Laplace (en valor absoluto) de la función de transferencia, polos o ceros que formarán toda la corrección (curva RIAA). A 50Hz se encuentra un polo, a 500Hz un cero y a 2123Hz otro polo.
En el ejemplo obtendríamos: K(ganancia estática)=55dBV; f1=545Hz; f2=2116Hz; f3=53Hz


  • Preamplificador en dos etapas (dos operacionales) con una ecualización más precisa, activa y pasiva, y menos ruido (sólo en algunos equipos de alta fidelidad):
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Así, si por ejemplo queremos modificar el primer circuito mostrado (el más extendido) para que pase a ser una entrada de línea (LINE), no tenemos más que puentear la rama de realimentación del operacional para quitar la ecualización RIAA y cortar la rama con la resistencia y condensador a masa que entra también por la entrada negativa del operacional, que sólo es un filtro pasa-altas que ya no requerimos. También podemos quitar el condensador a masa en la entrada (de 100pF en el circuito de ejemplo) que sólo se utiliza para compensar la inductancia de la cápsula fonocaptora. Y, en cuanto a la impedancia de entrada, en este caso vemos que es de 47KΩ (utilizada para cargar y amortiguar adecuadamente la cápsula), de modo que podemos dejarla así, ya que es más que suficiente para una señal de línea (recordando tabla inicial del post). El resto del circuito puede dejarse tal cual (ver siguiente chuleta).
ModifPHONO
De esta forma, obtenemos una etapa con ganancia unidad (Vout=Vin, un seguidor de tensión o buffer) apta para alimentar la siguiente etapa del equipo a un nivel adecuado y ya sin ningún tipo de ecualización.
Si no obtenemos toda la señal que deseamos para un nivel de Línea (sería raro), es cuestión de probar otra configuración del operacional con algo de ganancia (Vout/Vin=2 ó 3) mediante un par de resistencias (guiarse con esto).
En los otros casos, el proceso será similar. Una vez entendamos el circuito, buscamos los condensadores que hacen de filtros para la ecualización RIAA y los eliminamos o puenteamos junto con algunas resistencias según convenga. Al final, debe quedarnos una etapa (o dos) funcionando como buffer, ya que, en la mayoría de los casos, las posteriores etapas del equipo ya proporcionarán casi toda la ganancia necesaria; etapa del ecualizador o control de tono, etapa mezcladora, buffer de salida, etcétera.

Ahora, cambiando de tercio, si lo que necesitamos es una entrada de micrófono, no tenemos más que consultar la tabla que he recopilado arriba y ver que la ganancia requerida para el nivel de micro es parecida o algo mayor a la de Phono. Así pues, podríamos probar con la ganancia estática del previo para Phono tal cual (ya sin la ecualización Riaa, evidentemente), aunque lo más acertado será reducir a un tercio la resistencia R4 y, de esta forma, triplicar la ganancia del preamplificador (pasando de 55dB a 64dB). Con respecto a la impedancia de entrada, si vamos a conectar una guitarra, bajo, etcétera, los 47kΩ podrían servirnos para salir del paso, aunque lo más conveniente sería substituirlos por una resistencia de 500-1000kΩ, ya que las pastillas de guitarra suelen tener una muy alta impedancia de salida (unos 10kΩ) y, de no hacerlo así, perderíamos señal. Si conectamos micrófonos dinámicos (300-600Ω), lo ideal sería cargarlos con una impedancia de entrada de unos 2-4kΩ, aunque esos 47kΩ también los harán sonar.
Si le ponéis nuevas entradas al equipo, como jacks hembra para los micrófonos u otros RCA's, y los instaláis en el chasis, perforándolo obviamente, deberéis aislarlos convenientemente (a no ser que ya tengáis del tipo aislado, con envoltura de plástico o similar) ya que, si no, formaremos un bucle de masa (una espira) a través del cable del conector y el chasis en el que probablemente induciremos ruidos o zumbidos audibles y molestos a estos niveles de ganancia. Esto es importante, y os lo detallo más abajo porque ya me supuso algún que otro quebradero de cabeza hace años y si os los podéis evitar, mejor que mejor. Revisad las recomendaciones que ya expuse en otro post para evitar ruidos en amplificadores.
Y bueno, con todo lo dicho ya debemos ser capaces de obtener esas entradas de más que tanto necesitábamos y/o de volver a utilizar por fin ese par de potenciómetros deslizantes que teníamos marginados en la mesa de mezclas. Ah, una cosa, antes de destripar nada fijaros si hay algún conmutador escondido que ponga Line/Phono … xDDD.

Para acabar, os dejo tres fotos de una de mis adaptaciones (Tabla de mezclas Acoustic Control SM-500).
mezcl3
Exterior con nueva serigrafía de calidad. Una recomendación, si os ponéis a trastear con una tabla de mezclas antigua no estaría de más que aprovechaseis para cambiarle algún que otro potenciómetro deslizante, volverá a sonar como nueva :).
mezcl2
Aquí podemos apreciar la etapa preamplificadora de Phono con los puentes y las desconexiones pertinentes para adaptarla, en mi caso, a entrada de instrumento (High-Z).

Aislamiento necesario para evitar bucles de masa. Podéis ahorrároslo si compráis de éstos.

Fins aviat!

Referencias y bibliografía:

1 comentarios:

Anónimo dijo...

Hola.
Saludos desde Granada.
He estado viendo tu trabajo con la mesa de mezclas, y me interesaría me dijeras los componentes que has quitado y puenteado, para hacer yo lo mismo con mi mesa sm500. Puesto que de teoría se bastante poco y me gusta mas darle al soldador.
Gracias.