Tesina su mixer

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Indice

Presentazione del progetto

• Introduzione

o Cos’è un mixer?

o La banda acustica

o Il teorema di Fourier

o

Schema elettrico

• Foto della scheda

• Descrizione dei circuiti componenti

• Connessione, alimentazione e componenti

o Il jack audio

▪ Scheda DD1718PA

▪ Amplificatore operazionale TL074CN

▪

Il filtro Sallen-Key o VCVS

o Filtro passa basso

o Filtro passa banda

o Filtro passa alto

o Sommatore

o

Esperimento

• Caso ideale

o Preparazione dell’esperimento

o Risultati preventivati

o Conclusioni

o

Fun facts

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Presentazione del progetto

Introduzione L’idea alla base del

progetto illustrato in

questa relazione è

quella di realizzare

un circuito molto

simile ad un mixer

audio in una maniera

molto rudimentale. Non solo per la gloria o a fini accademici, ma anche per

dimostrare che in un periodo difficile come questo 2020, dove la didattica è

stata completamente a distanza la passione e la motivazione ad andare avanti

sono la chiave per il successo.

Come si intuirà in tutta la presentazione ciò che è stato realizzato non sfiora

neanche la professionalità di qualcosa di prodotto a livello industriale, ne

amatoriale. Tempo, componenti e complicazioni sono stati limiti invalicabili, ma lo

scopo non era quello di creare un prodotto adatto al suo scopo, ma di mettere in

pratica le conoscenze acquisite nei corsi fino ad ora ed “avere una sfida”. Si

ringraziano i lettori per il loro tempo. Lorenzo D’Eusebio

Cos’è un mixer?

Il mixer è un dispositivo utilizzato da un’ ampia gamma di professionisti in ambito

musicale. Il suo scopo principale è quello di unire più segnali audio provenienti dai

più svariati apparati(dagli strumenti musicali ad altri dispositivi, come lettori CD).

Senza trattare tutte le varie funzionalità di cui è provvisto un mixer

professionale ci si limiti ora a considerare il suo funzionamento di base, esso ha

un numero variabile di canali, su ognuno dei quali può essere connesso un

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dispositivo, il suono viene prelevato ed è possibile cambiarne vari parametri

tramite cursori e pomelli, di seguito i più importanti:

Volume di canale: la potenza del suono viene aumentata o diminuita rispetto

• al canale di input

Gain: la potenza del suono può essere amplificata rispetto a quella in uscita

• dal volume di canale introducendo un guadagno(gain)

Regolazione dei toni: come spiegato in seguito la banda acustica è divisa in

• diversi settori, un mixer consente di modificare il volume delle varie bande

con effetti sul suono in uscita

Bilanciamento: il suono può essere emesso in diversi modi(stereo, mono,

• surround), ossia da uno o più diffusori acustici(casse) il balance, o

bilanciamento, nel caso di più di un diffusore bilancia il volume di quelli di

destra o sinistra per “spostare” la posizione del suono

Volume di output(master): il suono di tutti i canali connessi viene unito in un

• solo canale di output, detto master, che ha un suo volume di uscita, in

maniera simile a quello di input 5

Una piccola precisazione, se si osserva l’interfaccia di un mixer si può

notare che a differenza del gain, che va da 0 a (in genere) 10, quelli

dei canali vanno da (in genere) +10 a -inf, questo perché il suono

passa per una amplificazione o attenuazione che viene introdotta sul

canale stesso prima che il suono passi attraverso i circuiti successivi

o venga restituito in output. In genere questa

amplificazione/attenuazione è di tipo logaritmico, in quanto lo è

anche l’orecchio umano.

La banda acustica Nella vita di tutti i giorni

siamo costantemente

bombardati

dall’oscillazione di

particelle, esse oscillano

con una frequenza che può

andare da pochi Hz a

migliaia di GHz

La banda acustica è la banda delle frequenze che l’orecchio umano può udire ed

elaborare, va dai 30Hz ai 22000Hz e si divide in svariate frazioni.

Fondamentalmente le più importanti sono

quella delle frequenze basse(30-300Hz),

medie(300-3000Hz) e alte(5000-

22000Hz). Se si prende un suono e si

rimuovono le frequenze di una

determinata banda acustica sembrerà

differente, questo perché, come sarà

spiegato in seguito, si rimuovono le

armoniche che compongono quel suono.

Nel progetto lavoreremo con le sole tre

bande principali, a scopo illustrativo.

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Il teorema di Fourier Nell’800 il

matematico Joseph

Fourier formulò uno

dei teoremi più

importanti nell’analisi

dei segnali.

Egli sosteneva che

ogni segnale periodico

potesse essere

scomposto in una

somma di segnali

sinusoidali ognuno con una propria ampiezza e frequenza, Rappresentando

l’ampiezza di queste sinusoidi su un grafico al crescere della frequenza otteniamo

il già citato spettro , nel nostro caso uditivo. Come si può osservare nell’immagine,

sommando le varie sinusoidi si può ottenere qualsiasi segnale, come nel caso un

onda quadra.

Schema elettrico 7

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Foto della scheda

Descrizione dei circuiti componenti

Connessione, alimentazione e componenti

Come già anticipato e successivamente illustrato il circuito agisce sulle tre

frequenze di base: bassi, medi e alti. Per fare ciò sono stati implementati dei

filtri per isolare le tre bande di frequenza e poi un sommatore per riunire le 3

frequenze in un unico canale di uscita.

Il suono viene prelevato e restituito da due jack audio, di cui in seguito è

illustrato il funzionamento. I circuiti sono implementati utilizzando degli

amplificatori operazionali montati su integrato TL74CN che richiedono un’

alimentazione di +12V e -12V, fornita tramite una scheda di alimentazione

DD1718PA e sui vari canali sono presenti dei trimmer che consentono di regolare

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il guadagno dei singoli filtri, analogamente a quello dei livelli sulla regolazione dei

toni, e del sommatore, analogamente al volume master.

Il jack audio Un jack audio è il collegamento più comune

tramite il quale collegare dispositivi quali

strumenti musicali e riproduttori

multimediali.

Il connettore maschio ha un puntale diviso in

più sezioni, che portano il riferimento di massa(parte alla base detta sleeve) e i

segnali audio, (L/R, left e right). In questo caso si è utilizzato un connettore

mono, ossia con un solo suono trasmesso dalla sezione di punta(tip).

Nel connettore femmina si hanno dei pezzi di metallo che fanno contatto sulle

sezioni e trasmettono quindi il suono su dei piedini separati

Scheda DD1718PA

La scheda DD1718PA è una particolare scheda

integrata che

trasforma il segnale

di

alimentazione(12V)

in un segnale duale

(+12V -12V). è stata

fondamentale per fornire agli integrati

l’alimentazione necessaria

Amplificatore operazionale TL074CN

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Il TL074CN è un

integrato contenente 4

amplificatori

operazionali, necessari

alla realizzazione di

filtri e sommatore

Il filtro Sallen-Key o VCVS Il filtro Sallen-

Key o voltage

controlled

voltage source è

un tipo di filtro

attivo del

secondo ordine.

Come si può

evincere dallo

schema è

composto da 5

impedenze, che

variano in base al filtro ed un amplificatore. Scegliendo opportunamente le

ammettenze si possono realizzare filtri del secondo ordine passa alto o passa

basso. Il guadagno statico, invece, dipende dalle due resistenze.

Omettendo la dimostrazione, che passa per il teorema di Kirchhoff sul nodo A, si

può dire che la funzione di trasferimento è data dalla formula