Basic signal mixer EN/ES
We have seen so much of filter that I think it is a good time to balance the balance, for this we will know a circuit that does the opposite of a filter, ie, mixes signals.
We will describe the basic mixer circuit consisting of a summing operational amplifier, we will mix signals of different waveforms at different frequencies and vary the gain of each one observing the behavior of the resulting signal.
Hemos visto tanto de filtro que creo es un buen momento de equilibrar la balanza, para ello vamos a conocer un circuito que hace lo opuesto a un filtro, es decir, mezcla señales.
Vamos a describir el circuito mezclador básico que consiste en un amplificador operacional sumador, mezclaremos señales de distintas formas de ondas a distintas frecuencias y variaremos la ganancia de cada una observando el comportamiento de la señal resultante.
Please do not let the circuit intimidate you, it is one of the simplest and easiest that we will see with operational amplifiers but before approaching it, it would be worthwhile to ask ourselves why do I want to mix signals?
In communications systems we always want to extract a signal from a packet of signals, it is as if you are waiting to receive a relative who comes by bus and when you get to the bus you discard all the people except the one you are waiting for (filter effect).
It is so precise that we only receive the desired signal that we filter all the others that by nature accompany the signal we want to recover and those that join in the process as is the case of noise.
Por favor no dejes que el circuito te intimide, es uno de los más sencillos y fáciles que veremos con amplificadores operacionales pero antes de abordarlo valdría la pena preguntarnos ¿Por qué quiero mezclar señales?
En los sistemas de comunicaciones siempre queremos extraer una señal de un paquete de señales, es como si estas esperando recibir a un familiar que viene en autobús y al llegar al bus descartas a todas las personas excepto a quien esperas (efecto filtro).
Es tan preciso que solo recibamos la señal deseada que filtramos todas las demás que por naturaleza acompañan a la señal que queremos recuperar y las que se unen en el proceso como lo es el caso del ruido.
In audio systems it is something different, it seems meaningless that signals that come in the same data packet are separated and then rejoined but when you look a little closer we will understand the reason.
Imagine that you have an audio signal and you play it, but it turns out that the sound has too much power in the bass and too little in the mids, in our player there is only one knob and it is the general volume knob so we cannot decrease the power of the bass without affecting the rest.
Sounds, musical notes and all that are directly related to frequency, each tone represents a vibration at a specific frequency and if we use a microphone to convert that vibration into an electronic signal that signal will oscillate at the same frequency of the tone that produced it.
Now we know that we can manipulate the powers of signals based on their frequency value using filters so I can use one filter to extract the low frequencies, one for the mid frequencies and one for the high frequencies. Then we pass each signal through a gain control and finally we put them back together to play them together but now we can control the gain of each one independently.
En los sistemas de audio es algo distinto, parece sin sentido que unas señales que vienen en el mismo paquete de datos se separen para luego volverlas a unir pero al mirar un poco más de cerca vamos a comprender la razón.
Imagina que tienes una señal de audio y la reproduces, pero resulta que el sonido tiene demasiada potencia en los bajos y muy poca en los medios, en nuestro reproductor hay solo una perilla y es la del volumen general así que no podemos disminuir la potencia de los bajos sin afectar el resto.
Los sonidos, notas musicales y todo eso están relacionados directamente con la frecuencia, cada tono representa una vibración a una frecuencia específica y si usamos un micrófono para convertir esa vibración en una señal electrónica dicha señal oscilará a la misma frecuencia del tono que la produjo.
Ahora sabemos que podemos manipular las potencias de señales basados en su valor de frecuencia usando filtros así que puedo usar un filtro para extraer las frecuencias bajas, uno para las medias y otro para las agudas. Luego hacemos pasar cada señal por un control de ganacias y finalmente volvemos a juntarlas para que se reproduzcan juntas pero ahora podemos controlar la ganancia de cada una de forma independiente.
So a mixer will be useful to re-mix the signals but now in the ratio defined by the gain control, i.e. I can completely suppress the bass if I want without affecting the mids and highs.
The circuit is a modified inverting amplifier, only more inputs and associated resistors have been added to each input so the gain for each signal will be the quotient between the feedback resistance and the resistance of its input.
Así que un mezclador sera útil para volver a mezclar las señales pero ahora en la proporción que defina el control de ganancia, es decir, puedo suprimir por completo los bajos si deseo sin afectar los medios y agudos.
El circuito es un amplificador inversor modificado, solo se han añadido mas entradas y resistencias asociadas a cada entrada por lo cual la ganancia para cada señal sera el cociente entre la resistencia de realimentación y la resistencia de su entrada.
In this case R1 is the feedback resistor and the resistance at each input is given by a potentiometer to be able to vary the gain of each input and a fixed resistor to prevent the input resistance from being zero when manipulating the potentiometer towards its lower value end.
I have chosen a sinusoidal, a square and a triangular signal to mix each at different frequencies, this is for simulation purposes and are representations of the signals we have filtered.
As the signals enter an inverting amplifier the output will be 180 degrees out of phase, to recover the phase we pass it through a second inverting amplifier of gain 1 and with that we have built the basic mixer.
En este caso R1 es la resistencia de realimentación y la resistencia en cada entrada está dada por un potenciómetro para poder variar la ganancia de cada entrada y una resistencia fija para evitar que la resistencia de entrada sea cero al manipular el potenciómetro hacia su extremo de menor valor.
He escogido una señal sinusoidal, una cuadrada y una triangular para mezclar cada una a distintas frecuencias, esto es para efectos de la simulación y son representaciones de las señales que hemos filtrado.
Como las señales entran en un amplificador inversor la salida estará desfasada 180 grados, para recuperar la fase lo pasamos por un segundo amplificador inversor de ganancia 1 y con eso tenemos construido el mezclador básico.
The output signal will be the sum of all the amplified inputs, but each waveform will be conserved so it is a mixture of each signal with its frequency.
We can notice this in the simulation in which varying the gain of an input is only affected in the output signal the magnitude that corresponds to that waveform.
La señal de salida sera la suma de todas las entradas amplificadas, pero cada forma de onde sera conservada por lo que se trata de una mezcla de cada señal con su frecuencia.
Podemos notar esto en la simulación en la que la variar la ganancia de una entrada solo es afectada en a señal de salida la magnitud que se corresponde a esa forma de onda.
It is a basic and useful circuit for learning that could even be implemented and would work with an acceptable quality for the complexity and resources required in the design. Thanks for reading me once again, see you in the comments section.
Es un circuito basico y util para el aprendizaje que incluso se pudiese implementar y funcionaria con una calidad aceptable para la complejidad y recursos requeridos en el diseño. Gracias por leerme una vez más, nos vemos en la sección de comentarios.
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