Funcionamiento y aplicación del circuito de reducción de ruido estéreo

El ruido estereofónico crea una gran perturbación, especialmente cuando escuchas emisoras de radio débiles. Los picos de ruido de fondo no deseado se apoderan de la señal de emisión, haciéndola desagradable. El ruido es siempre molesto en los intervalos en que la música se detiene. Este artículo trata sobre el diseño de circuitos de reducción de ruido estéreo y sus aplicaciones. Diferentes filtros de ruido, estrategias de eliminación del ruido.

Se utiliza un circuito de reducción de ruido estéreo para superar el problema limitando los picos de ruido. Atenúa la señal de salida en 45dB cuando la señal musical de entrada es muy débil.

Clasificación del ruido

Ruido de banda ancha: El ruido en el que la energía acústica se distribuye en una amplia gama de frecuencias se denomina ruido de banda ancha. El espectro de este ruido es continuo y suave, por lo que también se denomina ruido continuo.

La medida de este ruido se denomina relación señal/ruido (SNR). Es la relación entre el nivel medio del material del programa y el nivel medio del ruido.

Ruido de banda estrecha: Este ruido se limita a un nivel estrecho de frecuencias. Este tipo de ruidos tiene un nivel constante y normalmente están causados por una conexión a tierra incorrecta y por cables mal apantallados. Incluye frecuencias únicas, como las de 50 a 60 Hz.

Ruido de impulsos: Este ruido incluye sonidos agudos como chasquidos y estallidos. Los impulsos de ruido de gran amplitud se denominan chasquidos y persisten durante largos periodos de tiempo de más de 2 m/s. Del mismo modo, los chasquidos son de menor amplitud, de alta frecuencia y persisten durante cortos periodos de tiempo.

Ruido irregular: Incluye los ruidos de las conversaciones de fondo, el tráfico y la lluvia. Estos ruidos están formados por sonidos aleatorios que varían en frecuencia y volumen.

Estrategias para eliminar el ruido

Minimizar el ruido antes de grabar: El proceso de reducción del ruido requiere la mejor transferencia posible de la señal desde el soporte analógico al digital. Antes de digitalizar un disco LP, limpia el disco para eliminar la suciedad y el polvo.

La aguja y el cartucho del tocadiscos deben estar en buen estado. La buena calidad de los cables apantallados reduce aún más las interferencias de ruido debidas a la electricidad.

Ruido de ordenador: Cuando grabamos a través de una tarjeta de sonido, el proceso de conversión de analógico a digital crea distorsión por el error de cuantificación y el ruido eléctrico puede ser captado por otros componentes del ordenador. Las grabadoras de sonido de bajo precio no están bien apantalladas, lo que provoca más ruido.

Ajusta el nivel adecuado: Es importante ajustar los niveles de grabación a un nivel alto para obtener una buena SNR y un rango dinámico máximo. Las herramientas de eliminación de ruido son eficaces cuando se utilizan correctamente.

Tipos de filtros de ruido

Los filtros se utilizan para comprobar la naturaleza dependiente de la frecuencia de la impedancia de los inductores o condensadores. Al cambiar la frecuencia, cambia el valor de la impedancia reactiva y la relación del divisor de tensión. Esta operación produce el cambio de la función de transferencia de entrada/salida en función de la frecuencia, lo que se conoce como respuesta en frecuencia.

El filtrado se realiza por tres métodos, a saber

Filtro de Butterworth

Un filtro de Butterworth es el mejor método para obtener la atenuación y la respuesta de fase. No tiene ondulación en la banda pasante ni en la banda de parada, por lo que se denomina un filtro máximamente plano.

El filtro de Butterworth consigue su planitud gracias a la región de transición relativamente amplia de la banda de paso a la de parada, con características transitorias medias.

Los polos normalizados de este filtro caen sobre el círculo unitario. Los polos están espaciados equidistantemente en el círculo unitario, lo que significa que el ángulo entre los polos es igual. El filtro Butterworth está normalizado para una respuesta de -3dB.

Filtro de Chebyshev

Los filtros Chebyshev tienen una región de transición más estrecha entre la banda de paso y la banda de fase. La brusca transición entre la banda de paso y la banda de parada de este filtro produce menores errores absolutos y tiene una velocidad de ejecución más rápida que un filtro Butterworth.

Filtro elíptico

Los filtros Butterworth y Chebyshev son diseños de todos los polos, lo que significa que los ceros de la función de transferencia están en uno de los dos extremos del rango de frecuencias Para un filtro paso bajo, los ceros están en f=8. Si los ceros de la función de transferencia de frecuencia finita se añaden a los polos de un filtro elíptico.

Circuito de reducción de ruido estéreo

El siguiente circuito proporciona el circuito de reducción de ruido estéreo.

El circuito de reducción de ruido estéreo utiliza el MCP6001, un amplificador óptico de un solo uso que ofrece entrada y salida de carril a carril. Funciona en el rango de 1,8V a 6V. Este amplificador tiene un GBWP de 1MHz con una corriente de reposo típica de 100 microamperios.

La sensibilidad del circuito de reducción de ruido se puede regular mediante un potenciómetro. Si es mayor, la supresión de ruido disminuye rápidamente, por lo que la sensibilidad del circuito puede ser

Así, la sensibilidad del circuito puede adaptarse a diferentes fuentes de música. La señal de audio máxima que puede funcionar es de 210mV con una distorsión inferior al 0,01%.

El retardo del circuito de reducción de ruido se determina mediante la constante de tiempo R7C4. Para los valores del esquema, es de 1 segundo, pero puede cambiarse si es necesario.

El circuito electrónico puede alimentarse con una tensión que oscila entre los 12V y los 30V, y el consumo de corriente será de 2 a 3mA. Este diseño consiste en una solución de cancelación de ruido activa que aborda una arquitectura de avance para dispositivos estéreo.

Aplicaciones

• Los circuitos de reducción de ruido se utilizan en los sistemas de radio para superar los ruidos producidos por las señales eléctricas y el escaso efecto de apantallamiento.
• Los circuitos de reducción de ruido estéreo se utilizan en diversos sistemas de música para suprimir los sonidos no deseados.

¿Quieres conocer en detalle el diseño de los circuitos de reducción de ruido estéreo? Si estás interesado en el diseño de proyectos de electrónica, comparte tus opiniones, comentarios, dudas y sugerencias en la sección de comentarios que aparece a continuación.