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Dados corretos para projetar amplificador


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Bom dia , estou  projetando um amplificador  para comunicação de voz  humana , pesquisei no datasheet e  li livro me aprofundando  sobre Amplificadores operacionais  , que para mim foi um grande aprendizado  .Vou utilizar como  filtro e pré amplificadores o Ne5532 , limitei  a frequência na faixa de 300 Hz a 12 kHz  , usando filtro passa faixa , usarei no pré do microfone  um circuito   diferencial , para evitar  interferências , já q o áudio virá de uma distância de 100 mts a 150 mts  por cabos não blindados , o TDA  será usada em modo bridge , são  3 canais nessa configuração portanto  usarei dois . Pesquisei , estudei e levantei umas informações , o que eu gostaria de saber  é se preciso  levantar  mais algumas ou  fiz tudo  certo e de maneira correta?

Impedância de saída : 1 de 8 ohms ( 8W de potência) e duas de 4 ohms (2 altofalantes ligado em paralelo  com potência de 3W cada um ).

Fonte de alimentação : 12 v x 1,5 A  a 2,0 A.

Tensão RMS em cada semi ciclo em cima dos altofalantes :+-4,3V .

Corrente sobre altofalante : 8 ohms = +- 600 mA  sendo 300 mA para cada semi ciclo ; 4 ohms  = 1,05A sendo 500 mA para cada semi ciclo .

Potência  sobre os altofalantes : 2,25 W 

Estou pesquisando ainda em como fazer o diferenciador  no pré dos microfones.

Tem algo  que preciso  fazer ou estas informações já são suficientes ?

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A descrição foi bem feita, mas a postagem do desenho elétrico evita erros de interpretação e melhoram a qualidade da resposta, além da possibilidade dos colegas identificarem possíveis erros. O desenho não precisa estar bonitinho, uma foto de riscado de caneta sobre papel já é suficiente.

adicionado 28 minutos depois

Só mais uma coisa: o que estás a fazer é telefonia, não entendo o querer de reinventar a roda.

- Sobre a distância e imunidade a ruídos: cabos de telefonia possuem quilometros entre a central e o terminal e um simples par trançado te dá a imunidade.

- Sobre o som em falantes: Depois que o som chega no terminal oposto, uma simples caixinha amplificadora dá conta da necessidade.

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5 horas atrás, fabiano aladin disse:

Bom dia , estou  projetando um amplificador  para comunicação de voz  humana  (300 a 3400Hz), pesquisei no datasheet e  li livro me aprofundando  sobre Amplificadores operacionais  , que para mim foi um grande aprendizado  .Vou utilizar como  filtro e pré amplificadores o Ne5532 , limitei  a frequência na faixa de 300 Hz a 12 kHz  , usando filtro passa faixa , usarei no pré do microfone  um circuito   diferencial (Qual é o tipo do microfone? (o importante é a impedância de saída dele)), para evitar  interferências , já q o áudio virá de uma distância de 100 mts a 150 mts  por cabos não blindados (ou blinde-os, ou use par trançado) , o TDA  será usada em modo bridge , são  3 canais nessa configuração portanto  usarei dois . Pesquisei , estudei e levantei umas informações , o que eu gostaria de saber  é se preciso  levantar  mais algumas ou  fiz tudo  certo e de maneira correta?

Impedância de saída : 1 de 8 ohms ( 8W de potência) e duas de 4 ohms (2 altofalantes ligado em paralelo  com potência de 3W cada um ).

Fonte de alimentação : 12 v x 1,5 A  a 2,0 A.

Tensão RMS em cada semi ciclo em cima dos altofalantes :+-4,3V . (Tensão RMS é da onda toda. Não existe rms meio ou 1/4 ou outra coisa além da onda toda)

Corrente sobre altofalante : 8 ohms = +- 600 mA  sendo 300 mA para cada semi ciclo ; 4 ohms  = 1,05A sendo 500 mA para cada semi ciclo .

Potência  sobre os altofalantes : 2,25 W 

Estou pesquisando ainda em como fazer o diferenciador  no pré dos microfones.

Tem algo  que preciso  fazer ou estas informações já são suficientes ?

 

Dependendo do nível de tensão e da impedância de saída do microfone, eu colocaria um circuito que baixasse a impedância do microfone e talvez desse algum ganho, Isso junto com o microfone. Dependendo da necessidade, eu usaria um cabo blindado, caso um par trançado não funcionasse. 

 

Vamos esperar que mais alguém contribua sobre seu problema. Mas siga as recomendações do  @Sérgio Lembo . Coloque o circuito ou o diagrama em blocos do seu sistema. 

 

MOR_AL

 

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6 horas atrás, felipe236 disse:

Que TDA estar usando mesmo?, no Data dele informa como ligar e o que usar para ficar perfeito. Se for usar placa use fibra de vidro que é melhor  e evita mais interferências.

TDA 7375 em modo bridge . Olhei o datasheet e fiz como está lá!

 

4 horas atrás, MOR disse:
4 horas atrás, MOR disse:

 

Dependendo do nível de tensão e da impedância de saída do microfone, eu colocaria um circuito que baixasse a impedância do microfone e talvez desse algum ganho, Isso junto com o microfone. Dependendo da necessidade, eu usaria um cabo blindado, caso um par trançado não funcionasse. 

 

Vamos esperar que mais alguém contribua sobre seu problema. Mas siga as recomendações do  @Sérgio Lembo . Coloque o circuito ou o diagrama em blocos do seu sistema. 

 

MOR_AL

 

6 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

A descrição foi bem feita, mas a postagem do desenho elétrico evita erros de interpretação e melhoram a qualidade da resposta, além da possibilidade dos colegas identificarem possíveis erros. O desenho não precisa estar bonitinho, uma foto de riscado de caneta sobre papel já é suficiente.

adicionado 28 minutos depois

Só mais uma coisa: o que estás a fazer é telefonia, não entendo o querer de reinventar a roda.

- Sobre a distância e imunidade a ruídos: cabos de telefonia possuem quilometros entre a central e o terminal e um simples par trançado te dá a imunidade.

- Sobre o som em falantes: Depois que o som chega no terminal oposto, uma simples caixinha amplificadora dá conta da necessidade.

É um  equipamento para comunicação entre 3 pessoas uma perto do equipamento  outras duas a 100 ou 150 mts , e graças a esse projeto meus conhecimentos aumentaram muito , afinal é fazendo , pesquisando  e quebrando a cabeça q se aprende e não copiando.Dúvidas surgiram fui sanando lendo livros e pesquisando  na internet .

DIAGRAMAEMBLOCO.jpg

adicionado 8 minutos depois

Fiz os cálculos e parecem está corretos , agora não sei exatamente quanto de ganho deve ter cada estágio antes de chegar  no Tda? Sei q tem uma atenuação  dependendo da frequência no filtro passa faixa , já testei  no virtual e estou montando em placa para testar . Testei com um canal , o pré com microfone  e o tda  ,tudo funcionou , agora fazer o pré em modo diferencial q tô  meio enrolado  e não sei  quanto deve ser o ganho de cada estágio!

Se tornou um  grande aprendizado  , fiz o que a Isadora falou uma vez , se passear em um  e ir fazendo as modificações. Me basei em um  que não possuia filtro passa faixa , me não usava o Tda , , porém usava o diferenciador no pré do microfone e somador .

adicionado 9 minutos depois
4 horas atrás, albert_emule disse:

O projeto seria de um megafone? 

Eu também já tive ideia de fazer um. Mas considerei estes chips prontos de amplificador classe D, que neste caso seria melhor pro consumo de energia.

Os amplificadores classe D conseguem mais potência consumindo menos. 

não é megafone não!

 

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1 hora atrás, fabiano aladin disse:

Fiz os cálculos e parecem está corretos , agora não sei exatamente quanto de ganho deve ter cada estágio antes de chegar  no Tda?

Se o sinal vai viajar grandes distâncias, tens que pensar no nível de tensão adequado para que as interferências sejam desprezíveis. No caso de usar uma tensão baixa demais para só 100m depois ela ganhar fôlego, ao final desses 100m vai ter a voz do colega e todas as estações de rádio do bairro. :tw_flushed:

Com o nível elevado, com certeza vai saturar o TDA. Essa é a parte mais fácil, um simples trimpot de 10k entre o sinal e o GND e regulas o volume de cada canal de voz na entrada do TDA. Óbvio que tal trimpot estará a junto ao TDA antes do capacitor de entrada.

Sobre o diagrama que postou: Ao que entendi teremos 3 pontos distantes se comunicando. Faça linhas tracejadas delimitando o que estará em cada ponto. Dessa forma poderemos inclusive entender a comunicação entre eles.

adicionado 47 minutos depois

Fica muito mais fácil raciocinar quando marcamos território físico. Abaixo uma sugestão:

Sem título.png

adicionado 56 minutos depois

Temos que considerar que os 3 pontos necessitam de fonte de alimentação além de comunicação física (cabos) entre eles. O cabo de rede usado em internet é bem interessante: possui 4 pares trançados e isso nos possibilita ter uma única fonte de alimentação.

- 1 par para recepção de áudio

- 1 par para envio de áudio

- 1 par para o positivo e negativo da fonte (+ e - viajando entrelaçados)

- 1 par para o positivo e negativo da fonte (+ e - viajando entrelaçados)

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Ainda sobre a comunicação entre os 3 pontos:

O par trançado é excelente opção para imunidade a ruídos desde que a corrente que vai seja igual a que volta. Para se ter certeza que a corrente do negativo do MIC com pré e da fonte (GND, estou raciocinando em fonte simples, não simétrica) não circule no condutor de áudio e vice-versa, escolher um TDA que tenha entrada diferencial (audio+ e audio-) é a chave. Este é um detalhe para boa discussão aqui no fórum.

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45 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

Ainda sobre a comunicação entre os 3 pontos:

O par trançado é excelente opção para imunidade a ruídos desde que a corrente que vai seja igual a que volta. Para se ter certeza que a corrente do negativo do MIC com pré e da fonte (GND, estou raciocinando em fonte simples, não simétrica) não circule no condutor de áudio e vice-versa, escolher um TDA que tenha entrada diferencial (audio+ e audio-) é a chave. Este é um detalhe para boa discussão aqui no fórum.

A fonte será simples mesmo ,  para corrente de bias em todos os amplificadores operacionais  vou usar um regulador tipo lm 4040 , e vou colocar  trimpot na entrada do tda e dos  pré dos microfones!

A saída do tda vou usar em modo bridge!

DIAGRAMAEMBLOCO2.jpg

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Vai levar 2 puxão de orelha agora, mas vale pela aula.

1 - Acha mesmo que o sinal do MIC (poucos mV) vai viajar 100m e chegar inteiro ao destino? Só se estiver no meio do mato e a fiação muito bem protegida da estática de ventos. Em meio urbano/industrial campos magnéticos e sinal de rádio serão o seu calvário. Um pré-amplificador para dar sustança de tensão e corrente (baixa impedância de saída) ao sinal é necessário. Interferências haverão, mas serão de um percentual muito inferior e imperceptíveis ao ouvido. Pode ir pensando num sinal composto (AC + DC) com 50% do valor da fonte, 6 Vdc no seu caso composto com uma modulação AC de 6Vpp. Um divisor resistivo + o capacitor que é natural na entrada dos amplificadores deixam o sinal comportado na entrada do TDA.

2 - Conhece a Lei de Ohm? Me refiro ao fato dos falantes ficarem a 100m do amplificador. Um condutor de 1mm² possui 0,017R por metro. Em 100m de distância teremos 200m de condutor (ida e volta). 200m x 0,017R/m = 3,4R. Caso o seu falante seja de 8R, vai ter 30% do som perdido na fiação. Se for de 4R, 46%. O amplificador de potência tem que ficar próximo ao falante, quem viaja é o sinal.

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10 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

Vai levar 2 puxão de orelha agora, mas vale pela aula.

1 - Acha mesmo que o sinal do MIC (poucos mV) vai viajar 100m e chegar inteiro ao destino? Só se estiver no meio do mato e a fiação muito bem protegida da estática de ventos. Em meio urbano/industrial campos magnéticos e sinal de rádio serão o seu calvário. Um pré-amplificador para dar sustança de tensão e corrente (baixa impedância de saída) ao sinal é necessário. Interferências haverão, mas serão de um percentual muito inferior e imperceptíveis ao ouvido. Pode ir pensando num sinal composto (AC + DC) com 50% do valor da fonte, 6 Vdc no seu caso composto com uma modulação AC de 6Vpp. Um divisor resistivo + o capacitor que é natural na entrada dos amplificadores deixam o sinal comportado na entrada do TDA.

2 - Conhece a Lei de Ohm? Me refiro ao fato dos falantes ficarem a 100m do amplificador. Um condutor de 1mm² possui 0,017R por metro. Em 100m de distância teremos 200m de condutor (ida e volta). 200m x 0,017R/m = 3,4R. Caso o seu falante seja de 8R, vai ter 30% do som perdido na fiação. Se for de 4R, 46%. O amplificador de potência tem que ficar próximo ao falante, quem viaja é o sinal.

os q ficam distande são  fones  via cabo ,o altofalante do equipamento é de 8 ohms e os do fone são 2 de 8 ohms  em paralelo , por tanto 4 ohms. Preciso o máximo de qualidade , perdas vão  haver , não tem jeito , mas deixar  o minimo possivel!

E obrigado pela ajuda e pela aula , nunca tinha feito nada de áudio não sabia nada , e aprendi muito e continuo aprendendo.

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Se prestar atenção entre a sua proposta e a minha irá notar que usam a mesma eletrônica, o que muda é a colocação delas. Pretende que os pré de mic fiquem no ponto central e eu que ao lado de cada mic. Pretende que os 3 TDAs fiquem no ponto central e eu 1 em cada ponto.

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Resumindo esse negócio todo de uma maneira que funcione: 

 

Cada uma das três caixinhas deve ter um microfone, um alto-falante e um amplificador.

 

Em uma das caixinhas vai ficar a fonte, a ideia do cabo de rede é boa para transmitir/receber sinal e enviar a tensão de alimentação. 

 

Seria interessante que os pré amplificadores enviem uma tensão mais alta do que o normal até os amplificadores, assim terá menos perdas. No amplificador é óbvio que tem que ter um circuito para baixar a tensão do sinal. 

 

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14 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

Se prestar atenção entre a sua proposta e a minha irá notar que usam a mesma eletrônica, o que muda é a colocação delas. Pretende que os pré de mic fiquem no ponto central e eu que ao lado de cada mic. Pretende que os 3 TDAs fiquem no ponto central e eu 1 em cada ponto.

É um sistema  para comunicação entre um supervisor que ficará no equipamento e duas pessoas com headfone ,  que ficarão  100 mts distantes ou  mais um pouco , por isso  não posso colocar o pré  na outra parte , vai ficar tudo concentrado no  módulo amplificador!

 

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Então as coisas mudam um bocado. Eu estava imaginando cabines distantes ou algo parecido.

Os falantes próximos ao ouvido precisam de pouquíssima potência para boa audição, 100mW já deixam o cara surdo. Para alimentar os mini falantes até mesmo um operacional dá conta, bobagem o uso de TDA.

Permanece a questão dos mics. Numa caixinha pequena com a metade do tamanho de um maço de cigarros dá para acomodar uma bateria de 9V, um circuito amplificador para o MIC a ainda sobra espaço. Sem querer avacalhar com o projeto, dá até para usar uma saboneteira como embalagem (fácil acomodação no bolso). Isso só será dispensável se o headphone em questão já contar com isso, o que significa que terá que ter bateria própria.

Esta resposta se aplica a um headphone comum, o que é bem mais conveniente (facilidade de troca em caso de quebra).

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Em 27/01/2018 às 17:47, MOR disse:

Já pensou em três walk-talks?

MOR_AL

Não é possível já que os dois precisam ficar com as mão livres para realização de outras tarefas , e comunicação somente pode ser via cabo .

 

Em 27/01/2018 às 15:30, Sérgio Lembo disse:

Então as coisas mudam um bocado. Eu estava imaginando cabines distantes ou algo parecido.

Os falantes próximos ao ouvido precisam de pouquíssima potência para boa audição, 100mW já deixam o cara surdo. Para alimentar os mini falantes até mesmo um operacional dá conta, bobagem o uso de TDA.

Permanece a questão dos mics. Numa caixinha pequena com a metade do tamanho de um maço de cigarros dá para acomodar uma bateria de 9V, um circuito amplificador para o MIC a ainda sobra espaço. Sem querer avacalhar com o projeto, dá até para usar uma saboneteira como embalagem (fácil acomodação no bolso). Isso só será dispensável se o headphone em questão já contar com isso, o que significa que terá que ter bateria própria.

Esta resposta se aplica a um headphone comum, o que é bem mais conveniente (facilidade de troca em caso de quebra).

Tudo deverá ser alimentado pela fonte  do equipamento  , o  pré deverá ficar  na placa principal .Microfone do equipamento usado  é um eletreto ,  os dois usados  no headphone são  tipo um  pequeno altofalante com  32ohms de impedância x 0,5 w , certamente melhores que o eletreto .

Apesar de ler e ter corrido atrás de conhecimento , já q é a primeira vez q tento projetar um amplificador , não sei se esqueci de  algum cálculo  e parâmetro para o projeto ?  E também  não sanei  dúvida de como fazer  um diferencial  com pré  para os microfones?

 

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11 minutos atrás, fabiano aladin disse:

e comunicação somente pode ser via cabo .

Porque? 

 

11 minutos atrás, fabiano aladin disse:

Não é possível já que os dois precisam ficar com as mão livres para realização de outras tarefas

Nada te impede de fazer uma adaptação neles e colocar um fone. 

12 minutos atrás, fabiano aladin disse:

 o  pré deverá ficar  na placa principal .Microfone do equipamento usado  é um eletreto

Como espera que o sinal do eletreto chegue limpo do outro lado do cabo? 

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49 minutos atrás, fabiano aladin disse:

 

Não é possível já que os dois precisam ficar com as mão livres para realização de outras tarefas , e comunicação somente pode ser via cabo .

 

 

Existem fones de ouvido com microfones e acionados por VOX, isto é, basta começar a falar e a transmissão é acionada.

 

Paulo

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O mic tipo falante é o tipo dinâmico. Na verdade qualquer falante é tb um microfone. O rádios usam essa característica. Em termos de uso, o dinâmico tem uma sensibilidade muito mais baixa para som, razão pela qual é utilizado em shows e necessitam estar muito próximos da boca. Para o seu uso é o melhor, essa característica faz com que o som ambiente apareça muito pouco na transmissão. Já o eletreto possui uma sensibilidade alta para som ambiente. Disse que o ponto central vai usar eletreto. Considere essa característica, se bem que poderá trocá-lo a qualquer instante pelo outro.

De qualquer forma, a tensão gerada pelo dinâmico tb é baixa, viajar 100~150m será um desafio muito cruel. Um amplificador com 1 ou 2 transistores saindo com o componente DC vai ajudar e muito. Tb há a possibilidade de se usar um operacional onde se tem a vantagem de uma baixíssima impedância de saída (< 1 Ohm). Em ambas possibilidades não utilizar capacitor em série com a saída, aumenta a impedância de saída do circuito tornando a linha de transmissão (cabo) mais sensível a ruídos. O capacitor existente na entrada do amplificador do ponto central fará a função de desacoplar o DC.

Em termos de tamanho, o circuito cabe numa caixa de fósforos.

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Em 30/01/2018 às 11:23, Sérgio Lembo disse:

O mic tipo falante é o tipo dinâmico. Na verdade qualquer falante é tb um microfone. O rádios usam essa característica. Em termos de uso, o dinâmico tem uma sensibilidade muito mais baixa para som, razão pela qual é utilizado em shows e necessitam estar muito próximos da boca. Para o seu uso é o melhor, essa característica faz com que o som ambiente apareça muito pouco na transmissão. Já o eletreto possui uma sensibilidade alta para som ambiente. Disse que o ponto central vai usar eletreto. Considere essa característica, se bem que poderá trocá-lo a qualquer instante pelo outro.

De qualquer forma, a tensão gerada pelo dinâmico tb é baixa, viajar 100~150m será um desafio muito cruel. Um amplificador com 1 ou 2 transistores saindo com o componente DC vai ajudar e muito. Tb há a possibilidade de se usar um operacional onde se tem a vantagem de uma baixíssima impedância de saída (< 1 Ohm). Em ambas possibilidades não utilizar capacitor em série com a saída, aumenta a impedância de saída do circuito tornando a linha de transmissão (cabo) mais sensível a ruídos. O capacitor existente na entrada do amplificador do ponto central fará a função de desacoplar o DC.

Em termos de tamanho, o circuito cabe numa caixa de fósforos.

Vou usar TDA 7375 na saída ,além de usar  pré-diferencial para fazer o balanceamento dos cabos para tentar anular ou atenuar esses ruídos provenientes dos cabos , a saída do TDA será em modo bridge , com isso aumento mais um pouco o ganho .

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Sobre o ruído no microfone, além da opção de um pequeno amplificador de tensão que sempre insisto, temos a técnica do cabo blindado e também a do par de fio trançado. Par trançado é utilizado a décadas em telefonia fixa com grande sucesso, tem esse modelo que oferece a vantagem de ter blindagem:

cabo-telefonico-blindado-externo-2-pares

Custa uns R$2,00 o metro, 2 pares trançados (mic e phone). Até dá para fazer a experiência de não usar o amplificador de mic local. Haverá a inevitável perda no comprimento do cabo, mas por ser fixa  se compensa fácil no amplificador.

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25 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

Sobre o ruído no microfone, além da opção de um pequeno amplificador de tensão que sempre insisto, temos a técnica do cabo blindado e também a do par de fio trançado. Par trançado é utilizado a décadas em telefonia fixa com grande sucesso, tem esse modelo que oferece a vantagem de ter blindagem:

cabo-telefonico-blindado-externo-2-pares

Custa uns R$2,00 o metro, 2 pares trançados (mic e phone). Até dá para fazer a experiência de não usar o amplificador de mic local. Haverá a inevitável perda no comprimento do cabo, mas por ser fixa  se compensa fácil no amplificador.

Vai ser usado par  trançado mesmo  , e dentro do equipamento estou usando  todo tipo de filtragem possível  . Pré-diferenciador , passa faixa (300hz a 12khz).

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Admirável o circuito postado e o @fabiano aladin merece respeito pelo trabalho de pesquisa, mas não consigo encontrar sentido na utilização dessa técnica no desafio proposto.

Desde o início o Fabiano tem mostrado séria preocupação em ter uma comunicação de qualidade entre os 3 operadores de equipamento industrial. Até aí tudo bem, a distância entre os operadores mais os ruídos sonoros e magnéticos de um ambiente industrial é um desafio pesado. Nessa situação, antes de selecionarmos os componentes e técnicas temos que definir o que é qualidade e quais os fatores ambientais que hostilizam nossos propósitos e suas soluções.

Qualidade: o que interessa ao projeto é ter o entendimento claro do que foi dito. Alterações de tonalidade (voz de telefone) e outras pequenas distorções que não comprometam o fácil entendimento da voz são irrelevantes ao projeto. É um projeto para comunicação, não é um projeto para audiófilos ou entretenimento. A opção pelo mic dinâmico já é um grande passo por ser menos sensível ao som ambiental e pela baixa impedância de saída.

Fatores ambientais:

- ruído ambiente: mic dinâmico de baixa sensibilidade e filtro passa-faixa focado na voz humana.

- ruído magnético e estático: cabo de par trançado com blindagem aterrada e filtro passa-faixa.

- perdas do cabo de + de 100m nos falantes: caso 30% ou mais do som seja perdido no cabo, um volume mais alto do amplificador compensa isso.

- influências de um cabo de + de 100m no mic: Blindagem e par trançado são excelentes técnicas para proteger o sinal. Filtro passa-faixa tb é de grande ajuda. Se, mesmo com o uso dessas técnicas, o sinal chegar poluído o uso de um amplificador de tensão junto ao mic é uma excelente opção para aumentar a imunidade a ruídos.

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