Proyecto de Electrónica

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL
LITORAL

FACULTAD DE INGENIERIA EN ELECTRICA Y
COMPUTACION

Proyecto:
LABORATORIO DE ELECTRÓNICA “A”

Tema:
ATENUADOR

Integrantes:
Cristina Peñafiel Peñafiel
Raúl Cayetano Carvajal

Profesor:
Ing. Carlos Salazar

Paralelo:
#3

II TÉRMINO 2011 – 2012

1

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL
Facultad de ingeniería en eléctrica y computación
Tema del proyecto: Atenuador

1.- INTRODUCCIÓN:

Este proyecto tiene como objetivo instalar un dispositivo electrónico que permita una
comunicación doble, mientras podamos escuchar música, sin necesidades de tener 2
dispositivos para aquello (un comunicador, y un medio para escuchar música) y sin
ser necesario de usar las manos para conectar y desconectar diversos aparatos de
control.

El efecto de atenuar la música se activará cuando el dispositivo reconozca la voz del
usuario y se desactivará cuando este deje de hablar con un tiempo de retardo que se
puede controlar.

El dispositivo presenta 1 micrófono y una salida de audio estéreo, con el fin de
comunicarse con otras personas ya sea en una oficina, empresa, hogares, etc.

2.- OBJETIVOS

Objetivos generales

Utilizar los conocimientos obtenidos en laboratorio de electrónica A para
construir, analizar y comprender un proyecto funcional aplicado a nuestra
carrera.
Utilizar los simuladores PsPice y Proteus como herramienta fundamental en el
desarrollo de nuestro proyecto.
Analizar cada una de las etapas que tiene el proyecto a realizar y observar las
diferentes aplicaciones que se le otorgaron a cada uno de los elementos que
han sido utilizados en el transcurso de la materia.
Aprovechar los conocimientos adquiridos en las materias previas y actuales
para el desarrollo y entendimiento de cada una de las funciones en cada parte
del proyecto.
Investigar las utilidades y funcionalidad mediante los data sheets de cada uno
de los elementos utilizados en los circuitos para uso correcto y eficiente.

Objetivo principal

 Diseñar un circuito que conste de tres etapas: Dadas señales de audio ser
capaces de aumentar sus señales para una mayor claridad y a la misma vez
tratar de modular estas señales para finalmente construir un circuito capaz de
amplificar estas ondas en niveles de potencia para su salida.

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3.- ANALISIS TEÓRICO

3.1.- Descripción del proyecto

El proyecto se basa de un principio de atenuación, nos permite escuchar música en
un ambiente y cuando alguien se quiere comunicar con nosotros por el mismo circuito,
hace que el sonido de la música baja su nivel de audio y nos permite escuchar la voz
de la persona que se encuentra hablando por medio del micrófono.

El circuito atenuador se basa en el control de dos señales audibles a partir de dos
entradas diferentes de audio (voz, música), que nos permite modular que señal
queremos escuchar. La entrada principal será de música, cuando el circuito detecte
una señal de voz, las dos señales se modularan, dando mayor preferencia a la
comunicación entre dos personas, teniendo una claridad audible, dependiendo del
ambiente donde se encuentre, ya que es el principal obstáculo en las
intercomunicaciones.

3.2.- Diagrama de bloques del circuito

FUENTE DE AMPLIFICADOR
PODER CIRCUITO DE BAJA
{ÑÑ
ATENUADOR
REGULABLE POTENCIA

3.3.- Fuente de poder regulable

Esta fuente de alimentación tiene un rango variable de voltaje de 1.2 a 33V y con 3
amperes de salida. Es una herramienta excelente para el trabajo y experimentación.
El circuito no es más que una fuente de alimentación lineal, con su puente rectificador
y sus capacitores de filtrado a la cual se le ha adosado un regulador de tensión en
serie.

El LM350K es el elemento principal de la fuente de alimentación. Este dispositivo es
un circuito integrado de tres terminales que funciona como un regulador de tensión
positivo variable desde 1,2 a 33V, capaz de suministrar hasta 3 amperes de salida. Es
muy fácil de usar y requiere pocos componentes externos para operar normalmente.
Viene encapsulado metálicamente como un transistor común (TO-3), lo que facilita su
montaje y manejo. La figura 3.3 muestra el diagrama esquemático con los valores de
cada uno de los componentes.

3


Figura 3.3
Fuente regulable

El voltaje de salida depende de la posición que tenga la patilla variable del
potenciómetro de 5 KΩ, patilla que se conecta a la patilla de AJUSTE del integrado.

Los condensadores C3 y C2, se emplean con el fin de eliminar tensiones alternas
residuales y mejorar el rizado de la rectificación, en cuanto a los diodos D3 y D2,
sirven para la seguridad del regulador, contra tensiones inversas y evitar las tensiones
parásitas o transitorias que lo destruyan. Es muy recomendable, siempre insistiré, se
deben poner los mencionados diodos.

Esta fuente de tensión regulada ajustable no dispone de sistema corto – circuitable
externo, por lo que habrá que llevar mucho cuidado de no producir ningún
cortocircuito en sus terminales de salida, causaría su destrucción. Refrigerar
adecuadamente este componente es la clave del éxito para lograr una correcta
regulación y estabilización de la tensión en la salida.

3.4.- Circuito Atenuador
4


Figura 3.4
Diagrama esquemático del Circuito Atenuador

3.4.1 Etapa pre-amplificadora para micrófonos (IC1A)

Diagrama de Conexiones del Opamp

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En la primera parte del LM358 se basa en un amplificador no inversor, que permite
amplificador la señal de entrada de voz. En este tipo de amplificador, a diferencia del
inversor, la entrada Vi entrará directamente por la entrada no inversora del
amplificador operacional (entrada +):

A continuación en la figura 3.4.1apondremos la realimentación negativa por medio de
la resistencia R1:
Figura 3.4.1a

Para terminar el circuito añadimos la resistencia R3 de la forma siguiente:

Figura 3.4.1b

Ahora hallaremos la relación entre la salida y la entrada. Recuerde una vez más que
las tensiones en la entrada no inversora y la entrada inversora son iguales y que la
corriente de entrada al operacional es cero, por lo tanto I1 es igual a I2. Así que no
tenemos más que calcular las dos por separado y luego igualarlas:

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Tensión de R3+R4 = Vi

(R3+R4)

Tensión de R6 = Vo - Vi

Igualando I1 e I2

Por lo tanto, este circuito tiene una ganancia en tensión .
Esto quiere decir que la salida será Av veces la entrada, sin invertirse la señal ya que
Av es positiva.

3.4.2 Etapa de activación (IC1B)

Figura 3.4.2

7


En esta etapa el LM358 parte IC1B, actuara como un comparador no inversor. En
este comparador la tensión de referencia se aplica a la entrada inversora, y la señal a
detectar será aplicada a la entrada no inversora. La tensión de referencia puede ser
positiva o negativa.

Si la señal a detectar tenga una tensión superior a la tensión de referencia, la
salida será una tensión igual a +Vsat (tensión de saturación positiva).
- Si la señal de entrada tiene una tensión inferior a la señal de referencia, la
salida será igual a -Vsat (tensión de saturación negativa)
Si se detecta una señal de entrada esta es amplificada por la etapa anterior y
debido a esto, la salida del comparador nos da la tensión de saturación
positiva, que activara al diodo D2, el mismo que activara la entradas del
interruptor bilateral, creando una atenuación entre la señal del micrófono y del
mp3.

El tiempo en que tarda en activarse el micrófono será determinado por el valor de las
resistencias R9 y R10, y para desactivarse se determinara por .

Interruptor Bilateral CD4016BC

Diagrama de Conexiones Diagrama Esquemático

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El CD4016BC es un interruptor bilateral útil en la sincronización de señal, modulador y
demodulador, que consta de cuatro interruptores independientes capaces de controlar
las señales ya sean digitales o analógicas. En la figura 3.4.2b mostraremos
interruptor bilateral.

Figura 3.4.2b
Interruptor Bilateral

3.4.3 Etapa del Amplificador de baja potencia (Amplificador de
Potencia Clase B)

Figura 3.4.3

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Al alimentar el circuito con una fuente de 10V DC, cuando generamos la entrada de
audio, esta señal se amplifica mediante el diseño de amplificación clase B que está
compuesto por los transistores Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 y Q6.

El transistor Q1 es utilizado como un emisor seguidor y entrega en su entrada una
impedancia alta, con esto se iguala de mejor forma la impedancia de salida de un
micrófono cerámico o cristal conectado al auto voz en J1 ó J2.

Una parte del sonido captada por el micrófono es transferida a Q1 a través del control
de sensibilidad R13. Luego la señal de Q1 se acopla directamente a Q2. El divisor de
voltaje conformado por R1 y R2, además de R4, estabilizan a los transistores Q1 y
Q2.

Los transistores Q2 y Q3 se desempeñan como amplificadores de audio acoplados a
un circuito de alta ganancia y transfieren la señal a Q4. Antes de que la señal llegue a
Q4, se restaura negativamente por el diodo D1, colocando la señal por debajo de
cierto nivel de referencia de corriente directa (9 voltios). Un voltaje negativo es
necesario sobre la base de Q4, con respecto a su emisor, y la acción restauradora
coloca la señal en una mejor posición para colocar Q4 dentro o fuera del circuito.

Cuando Q4 conduce, también conduce a Q5, y cuando esto sucede, activa el relevo
K1. El capacitor C7 toma una carga en tanto Q4 está conduciendo, se descarga
cuando Q4 deja de conducir. El tiempo necesario para que C7 se descargue, por
debajo del punto en que Q5 está conduciendo, este tiempo es suficiente para que K1
se desactive.

4.- CÁLCULOS NÚMERICOS

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Reemplazando los valores

Tomando el valor de R4 al máximo calculamos I6 q pasa por la corriente R6

= Es la entrada del pin menos de IC1B

= Es la entrada del pin más de IC1B

; porque las señales V1 y V2 son aproximadamente iguales

Tiempo de espera para que regrese la música

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TABLA DE VALORES TEÓRICOS DEL CIRCUITO.-
CIRCUITO ATENUADOR:
Nombre Voltajes (mv) I (uA)
VR1 5,58 0,25
VR2 3,59 0,16
VR3 0 0
VR4 POT I variable
VR5 8 1,7
VR6 8.7 87m
VR7 2,72 V 27,2
VR8 2,74V 27,4
VR9 8 0,117
VR10 8 0,117
VR11 35.7uV 35.7pA
VR12 1,6 3,4
VR13 1 4,5
VR14 1 4,5
VR15 1,89V 1,8
VR16 3,5V 3,5
VR17 1,43V 14,3
VR18 3,03V 30,3
VR19 0,1 212,7
VR20 6,9 6,9mA

OPAMP LM358:
PIN 1 PIN2 PIN3 PIN4 PIN5 PIN6 PIN7 PIN8
2.78 2.77 2.72 GND ZZZ ZZZ ZZZ VCC

VOLTAJES:
Vdc. 6V
0.14
Señal de salida (Celular) Vpp.
0.28
señal de salida (micrófono) Vpp.
señal de entrada del Celular 0.05Vpp.
señal de entrada de los
micrófonos 0.1 Vpp.
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4.- SIMULACIONES:

Figura4.1

Señal en el Audifono
(Empieza a Escucharse la
señal del micrófono)

Señal de Sonido
( Celular, Mp3,etc…)
(Se atenua)

Señal del Micrófono
(Empiezo a hablar por
el micrófono)
Descripción: En esta simulación nos podemos dar cuenta cuando el micrófono recibe una señal proveniente
de la persona que ha comenzado a hablar por medio del micrófono. En el momento que se detecta que el
micrófono recibe la señal de voz la señal de sonido comienza a disminuir mientras que la de los audífonos se
amplifica. Con este grafico estamos demostrando que el efecto atenuador si funciona en la simulación.

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Figura 4.2

(Se escucha la señal del
micrófono en el audífono)

Señal de Sonido
(Se atenuó)

(Hablo por el micrófono)

Descripción: Esta figura nos muestra como el efecto atenuador se mantiene a través del tiempo mientras la
persona sigue hablando

Figura 4.3

(Desaparece la señal del
micrófono del audífono)

Señal de Sonido
(Se amplifica )

(Dejo de hablar por el
micrófono)

Descripción: Aquí podemos apreciar el momento en que la persona deja de hablar, entonces la señal del
audífono que es quien era quien reproducía la voz ingresada por medio del micrófono se hace cero mientras
que la señal de sonido vuelve a su estado normal. Al realizar podemos demostrar que automáticamente el
sonido vuelve a su estado normal y que no se necesita de ningún otro dispositivo adicional o que el usuario
realice alguna activación manual para que el sonido regrese al mismo nivel que tenía antes de que la persona
comience a hablar.

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Figura 4.4

(Desaparece la señal del
micrófono del audífono)

Señal de Sonido
(Se amplifica )

(Dejo de hablar por el
micrófono)

Descripción: Esta figura nos muestra que el circuito una vez que se deja emitir una señal (la persona deja
de hablar); regresa a su estado inicial se mantiene en este hasta que el micrófono reciba una nueva señal.
Así mismo la señal de sonido vuelve a tomar su forma original mostrándonos con esto el efecto de
atenuación.

5.- TABLA DE VALORES SIMULADOS DEL CIRCUITO

CIRCUITO DEL INTERCOMUNICADOR:

NOMBRE VOLTAJES (mv)
VR1 3V
VR2 3V
VR3 0V
VR4 0V
VR5 3V
VR6 9.6mV
VR7 3v
VR8 3V
VR9 2.71mV
VR10 2.71mV
VR11 40.61uV
15


VR12 5.73mV
VR13 0V
VR14 0V
VR15 2.5V
VR16 3.5V
VR17 1.2V
VR18 3.46V
VR19 0V
VR20 0.19v

5.- CÁLCULOS DE ERRORES ENTRE VALORES TEÓRICOS Y SIMULADOS

VOLTAJES
NOMBRE
(mv)
VR1 48.27%
VR2 16.43%
VR3 0%
VR4 0%
VR5 4.76%
VR6 10.46%
VR7 10.29%
VR8 10.29%
VR9 66.2%
VR10 66.2%
VR11 13.75%
VR12 71.92%
VR13 100%
VR14 100%
VR15 24.4%
VR16 0%
VR17 16%
VR18 12.42%
VR19 85%
VR20 96.36%

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6.- LISTADO DE COMPONENTES Y PRECIOS

COMPONENTES
RESISTENCIAS
Nombre de los Valor Potencia Comentarios
Elementos

Se utiliza un “Trimmer Cermet
or Carbon” o un Potenciómetro

CAPACITANCIAS
Nombre de los Valor Voltaje Características
Elementos
F Polyester o de Cerámica
F Polyester o de Cerámica
F Capacitor electrolítico

Transistores
Nombre de los Nombre Voltaje y Características
Elementos Amperaje
45V 100mA Bajo nivel de ruido de alta
ganancia del transistor PNP
45V 100mA Bajo nivel de ruido de alta
ganancia del transistor NPN
45V 800mA Transistor NPN
45V 800mA Transistor PNP
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VARIOS
Nombre de los Nombre Voltaje y Características
Elementos Amperaje
1N4148 75V 150mA Diodos
LM358 Low Power Dual Op-amp
4016 ó Interruptores bilaterales Quad IC
r 4066
3mm Tomas Mono Jack
3mm Tomas Estéreo Jack
SPST Interruptor o Slider
2 Micrófonos Jacks Pequeños
Cable multipar 3 metros

PRECIOS

ATENUADOR
CANTIDAD DESCRIPCION UNIDAD TOTAL
R1,R2 Resistencia 22K - 1/4W $ 0,05 $ 0,10
R4 trimer 50K - 1/4W $ 0,30 $ 0,30
R5 Resistencia 47K - 1/4W $ 0,05 $ 0,05
R6,R7,R8 Resistencia 100K - 1/4W $ 0,05 $ 0,15
R11,R15,R16 Resistencia 1M - 1/4W $ 0,05 $ 0,15
R12 Resistencia 470K - 1/4W $ 0,05 $ 0,05
R19 Resistencia 470K - 1/4W $ 0,05 $ 0,05
C1,C2,C5,C7,C8,C3 Condensador 100nf-25V $ 0,10 $ 0,60
C4,C6 Condensador 10uf-25V $ 0,05 $ 0,10
C9 Condensador 100uf-25V $ 0,10 $ 0,10
C10 Condensador 220nf-25V $ 0,10 $ 0,10
C11 Condensador 470nf-25V $ 0,10 $ 0,10
D1,D2 1N4148-75V-150mA Diodo $ 0,05 $ 0,05
Q1 Transistor A844 PNP $ 0,20 $ 0,20
Q2 Transistor BC547 NPN $ 0,20 $ 0,20
Q3,Q6 Transistor 3904 NPN $ 0,10 $ 0,10
Q4,Q5 Transistor 3906 PNP $ 0,10 $ 0,10

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IC1 LM358 Opamp $ 0,20 $ 0,20
IC2 4016 o 4066 Bilateral Switch $ 0,25 $ 0,25
2 Microfonos jacks pequeño $ 0,25 $ 0,50
3m cable de audio mono $ 0,56 $ 1,59
2m cable audio estéreo $ 0,45 $ 0,90
2 Borner 2Polos $ 0,15 $ 0,25
3 Borner 3Polos $ 0,20 $ 0,60
1 Cutin Plastico 40W $ 3,99 $ 3,99
5m cable para proto $ 0,50 $ 2,50
J1,J2 Mono Jack socekets $ 0,35 $ 0,70
J3,J4,J5 Estéreo Jack socekets $ 0,40 $ 1,20
TOTAL $ 15,58

AMPLIFICADOR DE BAJA POTENCIA
IC3 LM358 Opamp $ 0,20 $ 0,20
C12 Condensador 0,1uf-25V $ 0,05 $ 0,10
R21 Potenciometro 500K - 1/2W $ 0,15 $ 0,15
R22 Resistencia 1K - 1/4W $ 0,05 $ 0,10
R23 Resistencia 220 - 1/4W $ 0,05 $ 0,10
TOTAL $ 0,85

VARIOS
5 Borneras $ 0,30 $ 1,50
2 Circuito impreso $ 10,00 $ 20,00
1 Cautin $ 4,50 $ 4,50
1m Estaño $ 0,50 $ 0,50
1 Cajita para el atenuador $ 9,00 $ 9,00
1 Caja para la fuente $ 9,00 $ 9,00
TOTAL $ 44,50

19


7.- IMPRESO DEL PBC

En el cuadro 7 podemos observar el impreso del PBC, que es el diseño de nuestra
placa en. Este diseño va a ser impreso por ambos lados de la baquelita ya que como
tiene muchas conexiones si lo realizamos de un solo lado produciría un corto. Este
PBC tiene dimensiones de .

Cuadro 7
Impreso del PBC

En el cuadro 7.1 vamos a observar las imágenes en 3D de nuestro proyecto el cual
nos va a dar una idea de cómo quedará nuestra placa luego que se hayan soldado los
componentes.

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Cuadro 7.1
Imágenes en 3D

6.- OBSERVACIONES
El trimer es una resistencia variable parecida al potenciómetro pero mucho más
exacta, difícil de encontrar motivo por el cual lo sustituiremos por un
potenciometro.
Las resistencias de 68k se las ah reemplazado por potenciómetros.
Los transistores Q6 y Q3 fueron remplazados por los transistores de serie 3904
mientras que los transistores Q5 y Q4 con los transistores 3906.
En el circuito colocamos un potenciómetro para regular el audio de la señal de
entrada (micrófonos).
Si utilizamos un amplificador de audio de canal derecho, puesto que el volumen
que se emitía al inicio era muy bajo.
El Opamp LM358 trabaja como amplificador operacional específicamente para
operar desde una sola fuente de alimentación durante una amplia gama de
voltaje.
En el circuito colocamos un potenciómetro para regular el efecto de
atenuación. Este potenciómetro se lo coloco en el lugar de R12
21


Tuvimos inconvenientes al momento de soldar la placa ya que faltaban colocar
varias pistas, pero a esa misma placa se la modificó para que pueda funcionar
correctamente.

7.- RECOMENDACIONES
Para tener un tiempo de espera para la música es aumentar la constante de
tiempo de espera del circuito cambiando la capacitancia C6 o la resistencia
R12 que es la que sustituimos por un potenciómetro.
Para tener mejor atenuación es mejor disminuir las resistencias R9 y R10 del
circuito original.
Utilizar un potenciómetro de buena calidad y la resistencia requerida en el
diagrama, para evitar que desaparezca completamente la señal de audio
apenas se lo mueva un poco.
Al momento de soldar los elementos, empezar por los elementos más
pequeños, y luego ir soldando los elementos de mayor proporción, y tener
mucho cuidado con loa jacks debido a que los que utilizamos no son de tan
buena calidad.
Analizar muy bien el PBC diseñado antes de mandar a imprimir para evitar
inconvenientes.

8.- CONCLUSIONES
Logramos aplicar los conocimientos adquiridos en electrónica 1 y 2 para el
diseño de este proyecto.
Se logro una mayor destreza de resolver problemas presentados al momento
de llevar el diseño del diseño teórico al diseño práctico.
Diseñamos un circuito electrónico portátil, que puede aplicarse para la
comunicación en una estación de radio entre 2 locutores, o invitados, entre
otras aplicaciones, fácil de diseñar e implementar, y obtener sus componentes
para esto, a un precio muy aceptable para las necesidades de estas personas.
Utilizando el software PROTEUS para elaborar el proyecto, nos permitió de una
forma muy sencilla, verificar el diseño de este, al soldar los elementos,
facilitando la comprobación de los cálculos teóricos así como los
experimentales.
Se logro dominar el manejo del software PROTEUS para la elaboración del
diseño del PBC.

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9.- APLICACIONES

Este proyecto tiene muchas aplicaciones útiles en la vida real como por ejemplo:
La comunicación en una estación de radio entre 2 locutores, o invitados
Lugares donde se esté emitiendo música y que al momento de que alguien
comience ha hablar el dispositivo se active automáticamente y baje el volumen
de la música.
Etc.

23

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