Limitando a distorção pela entrada de sinal

rmlazzari58 · 3 de junho de 2019

Amigos, uma dúvida: os chips amplificadores que conheço trazem no datasheet informação de que o THD+N (total de distorção harmônica + ruído) depende da tensão de alimentação, da impedância do alto falante e da potência de saída. Por exemplo, o PAM8406 diz que, no modo "classe D", para a frequência de 1kHz, alimentação de 5v e falantes de 2ohm:

Potência: 4w -> Distorção: 1%

ou

Potência: 5w -> Distorção: 10%

Caso se deseje que a distorção nunca ultrapasse os 1%, seria só controlar a entrada do sinal através de um potenciômetro?

Se for isso, será que tem como criar um limitador eletrônico através de resistores associados ao potenciômetro para que o sinal não seja tão forte que cause distorção maior que esses 1%? Se for esse o caso, teria uma dica sobre como calcular esse limitador para potenciômetro logarítmico?

aphawk · 3 de junho de 2019

@rmlazzari58 ,

Sempre existe uma distorção que aumenta com a potência, então se você limitar o volume voce limita a distorção.

Mas fazer isso de forma automática é bem complicado.

Procure se informar sobre Compressores de Áudio, são usados para isso, mas introduzem uma certa distorção por eles mesmos ...

Reparou que na prática nenhum aparelho Hi-Fi tem isso ?

Paulo

rmlazzari58 · 3 de junho de 2019

Ufa! Bom saber que limitar o sinal limita a distorção!

(Tava com medo de precisar mexer em ganho...)

Bom, na prática pensei em, usando pot rotativo, fixar um pino na haste do potenciômetro de forma a não permitir o curso todo. Também pensei em usar um pot "de correr" e aí fazer um chanfro menor no gabinete. Mas quanto menor teria que ser esse chanfro?

Aí pensei numa redinha de resistores que, associada ao pot, faria com que, se o pot estivesse na posição zero ohm, essa redinha providenciasse, sei lá, a resistência necessária para evitar a distorção. Por exemplo, se a gente usasse um pot de 10k. Se ele abrindo o volume máximo fizesse o amp entregar 5w, para limitar a 4w (quando o THD+N é 1%) bastaria resistores que somassem 2K. Mas isso só funcionaria se o pot fosse linear. Só que para áudio, pot linear não funciona...

Não tô certo de saber fazer a pergunta certa mas... em escala logarítmica, quanto é 80% da escala linear?

(Digo 80% porque se 5w é 100%, 4w é 80%. Será que isso tá certo?)

Renato.88 · 3 de junho de 2019

Você já matou a charada, é só não ouvir com o volume no talo.

Em série com o potenciometro do volume pode sim colocar um trimpot lá dentro do amplificador e regular, se quiser depois pode trocar por resistores fixos.

Pra regular da certo com osciloscópio, se não tiver vai de ouvido mesmo.

rmlazzari58 · 3 de junho de 2019

Com multímetro não dá, @Renato.88?

Bem, dei o exemplo de 10k log mas o que tenho aqui é 50k log e "de correr". Fiz o seguinte:

Medi o curso todo. Deu 2cm. Aí media as resistências e deu:

0cm - 52,5ohm

4mm (20%) - 43,4ohm

1/4 (25%) - 30ohm

1/2 (50%) - 8ohm

3/4 (75%) - 2,5ohm

16mm (80%) - 1,1ohm

Pensei, então, em adicionar entre o pino de saída do pot e a entrada para o amp um resistor de 1,1ohm. Mas isso alteraria a escala toda, e o pior, alteraria linearmente.

Será que o certo não seria fazer a conta pela complementariedade? (Se é que existe essa palavra...) Ou seja, se entre o pino central (saída do pot) e a entrada do sinal há, por exemplo, 43,4ohm, entre esse mesmo pino e o terra, (52,5 - 43,4) 9,1ohm. E aí o resistor entre esse pino central e a entrada para o amp, para manter o sinal sempre em 80%, seria de 9,1ohm.

Tô mesmo perdido, Xará...

adicionado 3 minutos depois

Em tempo: o pessoal chama esse tipo de potenciômetro de "linear" em oposição ao outro tipo, "rotativo". Mas linear também se opõe a logarítmico...

adicionado 7 minutos depois

51 minutos atrás, Renato.88 disse:

...é só não ouvir com o volume no talo.

Sem desmerecer ninguém, às vezes o usuário dessas bugigangas não sou eu, rs...

aphawk · 3 de junho de 2019

@rmlazzari58 ,

O problema é mais embaixo !

As músicas tem volumes diferentes, SEMPRE !

Se você ajustar o ganho de maneira fixa, vai ficar bom só para essa música usada no ajuste !!!

Trocou de Rock para MPB, dançou ....

Trocou de Toca Disco para Radio FM, dançou ....

Trocou de estação de FM , dançou .....

Ou vai ficar volume alto demais, ou baixo demais ....

Entendeu o porquê do compressor de áudio ?

Paulo

MOR_AL · 3 de junho de 2019

@rmlazzari58

Você tem que fazer uma composição de acordo com a tabela fornecida pelo fabricante.

1 - Parta da impedância no falante que você possui. 2, 4 ou 8 ohms.

2 - Escolha a tensão de alimentação Vdd para ficar dentro da distorção que você quer limitar.

3 - Ex.

Você possui falante de 4 ohms e quer uma distorção máxima (em 1kHz) de 1%.

Então, na tabela, você tem 3 opções de potência associadas à tensão de Vdd;

Vdd = 5V, Potência = 2,55W.

Vdd =3,6V, Potência = 1,45W.

Vdd = 2,5V, Potência = 0,63W.

Observe que essas distorções são para 1kHz, que é normalmente a frequência que fornece a menor distorção na faixa de frequências.

Seu falante tem que estar em uma caixa acústica e mesmo assim, ela vai fornecer uma distorção sonora bem maior que a distorção elétrica especificada.

MOR_AL

rmlazzari58 · 3 de junho de 2019

Li sobre os compressores e agradeço, caro @aphawk, mas a ideia não é uniformizar o volume. Na verdade o respeito ao volume relativo da música é algo fundamental, acho. Por exemplo, se a música é sussurrada melancolicamente com apenas um piano "pingando" uma nota aqui e outra ali - Miúcha e Jobim em "Saia do Caminho" - , não tem sentido querer que ela encha o silêncio todo: o silêncio é fundamental para a música, já é parte de seu "recheio". Da mesma forma, acho essencial os gritos desesperados da Clare Torry em "Great Gig in the Sky" bem... ninguém espera ouví-los baixinho, né?

Com o botão do volume no mesmo lugar durante todas as músicas, a gente vai poder sentir a mágica da eletrônica: como frios e inanimados minerais encostando uns nos outros conseguem transmitir tanta emoção, tanto calor, tanta... humanidade! Se o volume for o mesmo, a gente saberá sentir...

O que mata é a distorção, gritada ou sussurrada. É dela que quero me livrar, independente do espírito de porco botar o pot no último ou não.

Miúcha e Jobim: https://www.youtube.com/watch?v=1Wfwst5BGm8

Clare Torry e Pink Floyd: https://www.youtube.com/watch?v=UqCEPytSFqU

aphawk · 3 de junho de 2019

@rmlazzari58 ,

Acredite, eu tenho bastante experiência nesse assunto .....

Se usar o compressor como limitador apenas, ele nao vai mudar o ganho, mas vai limitar o volume, cortando os picos de áudio, o que vai gerar uma distorção muito grande.

O remédio é pior que a doença !

Paulo

rmlazzari58 · 3 de junho de 2019

12 minutos atrás, MOR disse:

@rmlazzari58

Você tem que fazer uma composição de acordo com a tabela fornecida pelo fabricante.

1 - Parta da impedância no falante que você possui. 2, 4 ou 8 ohms.

2 - Escolha a tensão de alimentação Vdd para ficar dentro da distorção que você quer limitar.

3 - Ex.

Você possui falante de 4 ohms e quer uma distorção máxima (em 1kHz) de 1%.

Então, na tabela, você tem 3 opções de potência associadas à tensão de Vdd;

Vdd = 5V, Potência = 2,55W.

Vdd =3,6V, Potência = 1,45W.

Vdd = 2,5V, Potência = 0,63W.

Observe que essas distorções são para 1kHz, que é normalmente a frequência que fornece a menor distorção na faixa de frequências.

Seu falante tem que estar em uma caixa acústica e mesmo assim, ela vai fornecer uma distorção sonora bem maior que a distorção elétrica especificada.

MOR_AL

Os falantes são de 4ohm e vou alimentar com 5v, que é a que menos distorce, @MOR.

E vou usar a configuração "classe D", que é botando Vdd no pino 9. É que montei uma caixinha deixando esse pino solto (classe AB) e o volume não ficou como esperava, ficou mais baixo. E depois de um certo ponto, distorce prá burro.

Olha lá a distorção por frequência:

O @aphawk tá certo quando diz que o "volume" do sinal, a tensão em milivolts, muda em função da fonte. Com a mesma plaquinha geradora de sinal, essas chinesas, no FM o volume estoura, no USB fica na média no bluetooth fica pequeno. Não são hi-fi, não têm equalização. Essa diferença na intensidade do sinal não tem como acertar. sabe aquela história de que "o que não tem remédio, remediado está"? Então...

Agora as caixas, propriamente ditas, tô seguindo um padrão que encontrei pela Internet para esse falantinhos e que tem dado bons resultados. 6cm x 6cm x 4,2cm e um "duto" retangular de 5cm x 1cm x 6cm aberto para o ar, tudo isso forrado com absorvente acústico, que pode ser desde toalha velha até desses que o pessoal usa para forrar porta de carro por dentro, parecido com estopa.

Mas na verdade o que eu gostaria é de calcular um resistor ou rede resistiva que, somada ao pot, fizesse com que nunca TODO o sinal chegasse ao amp, só, digamos, uns 80%.

adicionado 15 minutos depois

Além disso, @MOR, esse amp no modo "classe AB", não sei ao certo, não medi... mas tenho a impressão de que ele esquenta mais do que se estiver configurado para o modo "classe D", faz sentido isso?

A bugiganga que montei com o amp no modo "classe AB", tive que, além de afastar a plaquinha da madeira, com palito de dente, tive que abrir uma janela para resfriá-lo um pouco. Já no modo "classe D", que evitei porque os falantinhos eram para 3w no máximo, tenho a impressão de que não esquentou... Será que é só impressão minha ou faz sentido a mudança de classe AB para D?

Olha lá os amp afastados por palitos de dente, com a janela ao fundo:

A "janela" (em cima, com um pedaço de peneira prá não entrar poeira):

adicionado 23 minutos depois

pam8406.pdf

adicionado 58 minutos depois

O que eu tava pensando, amigos, é se daria para fazer um dos esquemas abaixo, usando um pot logarítmico, de forma que o valor do resistor X fizesse com que, no máximo, apenas 80% do sinal chegasse ao amp. Acho que o valor desse resistor é em função do valor do pot. Minha dúvida são: qual desses esquemas é melhor? E que valor tem que ter X para um pot de, digamos, 50k? Ou 10k, se for usar um pot rotativo?

rmlazzari58 · 3 de junho de 2019

(Ou vai ver nenhum desses esquemas funciona, rs... Talvez se o resistor X, em vez de ficar entre o pino do meio e o terra, ficasse entre esse mesmo pino e a fonte de sinal?)

adicionado 12 minutos depois

1 hora atrás, MOR disse:

Vdd = 5V, Potência = 2,55W.

Isso. E juntando com o que o @aphawk disse, que dá para limitar a potência através do potenciômetro, que não precisa mexer em coisas como ganho... eis a questão.

Ou será que tem um outro jeito de limitar a potência?

aphawk · 4 de junho de 2019

@rmlazzari58 ,

Na verdade, tem sim ....

Diminua o ganho do seu amplificador !

Se você abaixar o ganho ( que quase sempre é dado por dois resistores ... ) em 20% , vai ter o mesmo efeito do que abaixar no potenciômetro, mas isso quase sempre melhora as características do amplificador, como diminuição do ruído e uma maior largura de banda. Mexer no circuito do potenciômetro pode afetar o circuito de Loudness ( ainda existe isso hoje em dia ???? ), que os puristas tanto mal falam mas quase todo mundo prefere ele ligado kkkkk !

Uma outra opção que você não colocou nos seus desenhos : um resistor na entrada do potenciômetro ...

Paulo

MOR_AL · 4 de junho de 2019

@rmlazzari58 Minha banda favorita. Meu álbum favorito.

5 horas atrás, rmlazzari58 disse:

Além disso, @MOR, esse amp no modo "classe AB", não sei ao certo, não medi... mas tenho a impressão de que ele esquenta mais do que se estiver configurado para o modo "classe D", faz sentido isso?

Sim.

Para uma mesma potência no falante, classe AB teoricamente e praticamente esquenta mais.

Quanto a reduzir o nível em 20%. Uma opção, mas não ideal, seria inserir um resistor em série com o potenciômetro de volume. Entre o terminal superior e a fonte de sinal.

Basta uma regrinha de 3.

P + R estão para 1, assim como R está para 0,2.

R = P/4.

MOR_AL

rmlazzari58 · 4 de junho de 2019

10 horas atrás, MOR disse:

P + R estão para 1, assim como R está para 0,2.

R = P/4.

MOR_AL

Grato, @MOR, eu estava sem noção do valor, ainda mais porque o pot é logarítmico.

Só para confirmar, seria isso abaixo, né?

adicionado 7 minutos depois

Ah! E quanto ao Pink Floyd, também é "dos meus", rs... Faz um tempo eu tomei "Money", desse LP, como pedra de toque. Sei onde estão os agudos (moedas tilintando, pratos da bateria etc.), os baixos, as vozes... Não sei se é muito científico mas acho que dá para ter uma boa noção, por exemplo, se o conjunto amp+caixa (falante) reproduz bem os agudos, graves, médios.

aphawk · 4 de junho de 2019

Me lembrei da emoção quando escutei o Dark Side of the Moon com o selo SQ Quadraphonic, em um decodificador que montei com o MC1315 e dois amplificadores pró-1200 Gradiente de dois colegas com 4 caixas de 12” .... isso foi em 1975, e foi a experiência sonora que mais me inpressionou.

Us and Them simplesmente ficava girando em minha volta, sons vindo de várias direções atrás de mim...

Que tempo maravilhoso ...

Paulo

MOR_AL · 4 de junho de 2019

É! Já dizia meu professor do cursinho pré-vestibular em 1970. Recordar é viver outra vez....

Mas voltando ao problema.

5 horas atrás, rmlazzari58 disse:

Só para confirmar, seria isso abaixo, né?

Sim!

Mas como afirmei antes,

15 horas atrás, MOR disse:

Quanto a reduzir o nível em 20%. Uma opção, mas não ideal, seria inserir um resistor em série com o potenciômetro de volume. Entre o terminal superior e a fonte de sinal.

O motivo é que a função logarítmica fica modificada. Mas não acho que vá se tornar algo perceptível.

O ideal seria reduzir o ganho no circuito pré-amplificador. Ou então colocar um divisor de tensão resistivo na saída do pré-amplificador.

Agora. Analisando friamente a questão:

1 - Seu amplificador não possui a qualidade dos melhores que podem ser feitos normalmente. A distorção harmônica fica um pouco a desejar. Mas, tem sempre um mas.

2 - A qualidade de suas caixas acústicas também não é lá grande coisa. Uma boa caixa acústica passa por testes de laboratório, que possuem equipamentos caros para testa-la. Não falo só na distorção harmônica ou por intermodulação.Falo da resposta em frequências das caixas. Normalmente tem um grave retumbante em caixas montadas ou comuns, que possuem um ganho alto em uma pequena faixa de frequências. Eu não conheço uma caixa acústica com distorção harmônica, de intermodulação e com ganho constante na faixa de áudio, com distorção da mesma ordem dos amplificadores.

3 - Outro detalhe é a tal curva de percepção das frequências do ouvido humano. E ela varia em função do nível do sinal. É o tal do Loudness. Os amplificadores Philips possuíam, além dos graves e agudos, o tal do Loudness, que modificava a curva do ganho em frequências, em função do nível do sinal. Os amplificadores Philips possuíam um som gostoso de se ouvir, mesmo em rádio e vitrolinhas portáteis, alimentadas por 4 ou 6 pilhas grandes de 1,5V.

Então concluindo:

Som bom é o que se fica satisfeito com ele.

MOR_AL

rmlazzari58 · 4 de junho de 2019

Verdade, @MOR, não é um hifi. O amp é aquilo ali: reproduz o padrãozão, entre 20Hz e 20kHz e daquele jeito:

O cap de entrada, Cin, de fábrica, é 1uF.

Já as caixas, não tenho como medir a resposta das caixinha mas dá prá sentir que é longe de plana. Sei dizer, de ouvido, que montando naquele esquema que disse, chamado "vented" (aberta ou dutada) não ficam tão ruins assim. O cálculo que vi para esses microfalantinhos levava em consideração não só seu volume (carcaça + cone + imã etc.) como o curso da bobina e até a frequência de ressonância do cone de alumínio... os parâmetros Thiele-Small completos, com exceção do limite de potência, no original ajustado para 10w (e não 5, como os meus). Enfim, o cara teve a pachorra de tratar um vira-lata com filé mignon. Como disse, não é um hifi, é uma brincadeira de fazer coisas baratas funcionarem melhor.

A propósito, errei quando descrevi o esquema. Na verdade o duto fica como um tipo de túnel, retangular, com 1cm x 6cm x uns 14cm (e não 5cm), já que esse túnel "serpenteia"... Algo parecido com isso aqui:

que prontas viraram isso aqui:

Ficam pequenininhas e dão, com muitas ressalvas, um som melhor do que aquelas caixinhas de plástico, quase do mesmo tamanho.

Achei legal principalmente para quem gosta de brincar com madeira (esse compensado de 4mm dá prá cortar no estilete) e com eletrônica.

Perto das caixinha comerciais para PC, dessas de R$20,00, dá um sonzão! rs...

Tenta lá, @MOR, você vai gostar.

(Só não esqueça de limitar o volume, que a distorção no máximo, como li alguém falando aqui no fórum, só depois da 3a. cerveja, rs...)

aphawk · 5 de junho de 2019

@rmlazzari58 ,

Olha, som é algo que depende muito de quem ouve.

A mesma aparelhagem pode deixar 9 pessoas super felizes, mas uma pessoa pode não gostar dela !

Tive tanta aparelhagem de som em minha vida e tive muitos resultados curiosos : alguns equipamentos tinham um som que eu gostava muito, mas quando passava nos Rhode & Schwarz as características eram bem piores do que outros aparelhos os quais eu não havia gostado tanto do som...

Tive caixas acústicas que em alguns equipamentos soavam meia boca, e em outros eram maravilhosas ....

Tive um receiver Blaupunkt alemão que parecia um cubo, já com a caixa acústica nele. Pesava bastante, e tinha um som tão maravilhoso que preferia escutar as FMs nele do que no meu rack de som com aparelhagem profissional....

Não dá para ficar falando que para se gostar de um som tudo tem de ter a maior qualidade possível, e nem precisa ter tamanho, vide as caixinhas originais Bose dos anos 90 ....

O que importa é você gostar do som que sai das caixas, meu amigo !

Ah, para voltar ao tópico : o resistor colocado na entrada do potenciômetro pode comprometer totalmente a curva de Loudness, como também pode promover uma perda nas altas frequências. Principalmente se resolveram colocar no circuito capacitores para filtrar interferências de rádios AM. Coisas de um passado que já me parece distante .....

Paulo

MOR_AL · 5 de junho de 2019

@rmlazzari58

O projeto de suas caixas acústicas parecem que foram tratadas com algum procedimento técnico.

Se você gosta do som, então tenha prazer em ouvi-lo.

Hoje já não tenho mais um sistema de som com qualidade, apenas tento minimizar as baixas qualidades do meu sistema ... e dos meus ouvidos hehehe, alterando a curva de ganho em função da frequência com o auxílio do equalizador gráfico. Mas é uma solução meia-boca.

MOR_AL

aphawk · 5 de junho de 2019

56 minutos atrás, MOR disse:

e dos meus ouvidos hehehe, alterando a curva de ganho em função da frequência com o auxílio do equalizador gráfico. Mas é uma solução meia-boca.

MOR_AL

O meu caso nem com 18db/década consigo resolver, os agudos já eram ....

Não tem como brigar contra o nosso projeto feito pela Natureza....

Paulo

rmlazzari58 · 5 de junho de 2019

É verdade. Há tantas fases entre a produção da música - primeiro a captação, depois a mixagem (a gosto do engo. da mesa), aí a gravação, a reprodução e finalmente nossos ouvidos - que, como diz um colega, se você quer fidelidade absoluta vá ao concerto, pessoalmente, rs...

Mas olha o que me inspirou a buscar uma caixa que, utilizando falantinhos baratos, melhorasse seu som:

https://www.youtube.com/watch?v=LNGSNqz7-rs

O moço, no caso, além de ter recurso e tempo, é de um preciosismo oriental. Bem... só de ver o estado de suas ferramentas já dá para sentir. Pelos cálculos, segundo o site de loja abaixo - Part Express - ele exagerou no duto e no tamanho da caixa. Mas ele mata a cobra e mostra o pau.

Prá quem, como eu, não tem quase nada de recurso, o jeito foi improvisar.

Então fui atrás do tamanho ideal para a caixa e o duto. Encontrei diversos falantes do mesmo tamanho, impedância a material do cone, todos indicando caixas dutadas com algo entre 1/4 de litro e 1/2 litro:

https://www.parts-express.com/cat/midrange-midbass-drivers-full-range-speakers/16?N=21631+4294967118+4294964950+4294965095+4294965078&Ne=10166&Nrs=collection%28%29%2Frecord%5Bendeca%3Amatches%28.%2C%22P_PortalID%22%2C%221%22%29+and+endeca%3Amatches%28.%2C%22P_Searchable%22%2C%221%22%29%5D&Ns=P_BestPrice%7C0&PortalID=1

Daí a chegar à medida de 6cm x 6cm x 12cm, mais ou menos um copo de 500ml (uma lata de coca tem 350ml), foi no chute aproximado.

Prá quem gosta de xeretar, foi um prato cheio e uma feliz descoberta: falantinhos baratos podem, sim, produzir um som surpreendentemente bom. Só falava limitar o sinal porque distorção amplificada é pior que distorção. Agora não falta nada, rs...

Grato a todos e tomara que sirva para alguém.

MOR_AL · 5 de junho de 2019

@rmlazzari58

Assisti de cabo-a-rabo o vídeo (https://www.youtube.com/watch?v=LNGSNqz7-rs) com mais de 3.500.000 de visualizações.

Minhas considerações:

1 - O sujeito é um artista.

2 - O sujeito é um artista.

3 - O sujeito é um artista.

4 - Fiquei com inveja com a qualidade e esmero do trabalho.

5 - Só observei a diferença no som produzido quando usei o fone de ouvido original do meu celular.

O custo dos falantes com o amp USB embutido pode custar apenas US$3.00, mas o custo das ferramentas dele superam os US$200.00.

6 - O sujeito é um artista.

MOR_AL

rmlazzari58 · 5 de junho de 2019

OFF TOPIC - @MOR, hehe... Não mostra no vídeo mas ele deve ter uma equipe de, como se diz na Medicina, "instrumentadores de neurocirurgião", limpando tudo, ferramentas, mesa e até o trabalho em si, o tempo todo.

Mas o ponto que ele quis mostrar, na minha opinião, é que hoje em dia mesmo os falantinhos baratos podem proporcionar boa resposta, dependendo, como você bem disse acima, da caixa que os conterá.