Al ver la hoja de características técnicas del micrófono noté que era de alta impedancia, recomendando el fabricante la utilización de un buffer o adaptador para pasar de alta a baja impedancia. Estos aparatitos son comunes en las guitarras acústicas, que utilizan este tipo de micrófonos también, son unas cajitas que tienen además de volumen un control de tono y que están a mano del músico. Como es costumbre, como no había en plaza un preamplificador de este tipo, lo diseñé sobre la base de un ecualizador a giradores y se los ofrezco en estas páginas, por si les toca fabricar uno o en el caso de encontrar un ecualizador parecido que deban reparar, para comprender cómo funciona.

LOS GIRADORES:
Veamos el circuito de la figura 1. Allí tenemos una capacidad en serie con una inductancia puesta a masa, conformando un circuito resonante serie. Si barremos la entrada de este circuito con un generador de frecuencias notaremos que a f0 (la frecuencia de resonancia del circuito resonante) la salida disminuye. En el caso de los preamplificadores de audio elegiremos los valores de L y C para que resuenen en una frecuencia de audio. Podemos entonces ver cómo funciona un elemental control de tono con este sistema.

Analicemos el caso de la figura 2. Aquí tenemos el sistema LC en la entrada no inversora del amplificador operacional, por lo que a la salida obtenemos una disminución de la ganancia en la frecuencia de resonancia del filtro, al derivar éste a masa esas frecuencias, en este caso tenemos un atenuador selectivo.

En la figura 3, por el contrario, el filtro LC está en la entrada inversora del operacional, produciendo el efecto contrario al ejemplo anterior, aumentando la salida en la frecuencia de resonancia del sistema LC. ¿Por qué sucede esto? Si recuerdan una de las máximas del amplificador operacional es que entre las entradas inversora y no inversora la diferencia de potencial el cero. A la frecuencia de resonancia del filtro LC llega menos tensión proveniente de la salida a la entrada inversora, dado que la red LC la deriva a masa. Para compensar esto el operacional eleva su tensión de salida para equilibrar esta pérdida de tensión y mantener la condición V+ = V-. Como vemos en este caso, la ganancia del operacional se hace selectiva a la frecuencia, en este caso a la de resonancia del filtro LC. Si ponemos varios filtros, uno para las frecuencias graves, otro para las medias y otro para las agudas, seleccionándolos por medio de potenciómetros, que deriven el filtro a la entrada inversora (para amplificar) y la no inversora (para atenuar) obtendremos un control de tono como el de la figura 4.

Aquí nos encontramos con un pequeño inconveniente: las inductancias para un filtro LC para el rango de audio tienden a ser grandes, del orden de las decenas de milihenrios, lo que las hace voluminosas y difíciles de conseguir, por lo que se las simula electrónicamente con un circuito que se denomina girador, denominado así porque hace que una reactancia capacitiva se vea como una inductiva. Recordemos que la reactancia capacitiva se expresa como 1/jC, representándose con una flecha para abajo, mientras que la reactancia inductiva se expresa como jL, y se representa como una flecha para arriba. El hecho de hacer “girar” la flecha desde abajo (capacitiva) hacia arriba (inductiva) es lo que le da el nombre a este dispositivo, del que tenemos uno para estudio en la figura 5.

Una vez comprendido el concepto vamos a ver su desarrollo matemático. Para ello simplificamos las ecuaciones dando los siguientes presupuestos: A) la impedancia de entrada del operacional es infinita Zin=. B) la ganancia de tensión del operacional es infinita V=. C) la impedancia de salida del operacional es cero Zout=0. Podemos ir presentando una serie de ecuaciones:

(V1-V2) / R3 = I2 (1)
(V1-V3) / R2 = I4 (2)
(V1-V3) / R1 = I1 (3)

Como Zin = 0 Iin = 0 por lo tanto: I2 = I4 y Iin = I1

Según la ecuación (3) (V1 – V3) = I1 . R1; pero como I1 = Iin se puede igualar:

V1 – V3 = Iin . R1

Si dividimos ambos miembros por R2 obtenemos las siguientes ecuaciones

(V1 – V3) / R2 = (Iin . R1) / R2 (4)

Al ser I2 = I4 se pueden igualar las ecuaciones (1), (2) y (4), obteniendo:

(V1 – V2) / R3 = (V1 – V3) / R2 = (Iin . R1) / R2

Si analizamos el circuito podremos ver que:

(V1 – V2) = I3 / jC

observemos que en este punto la reactancia es capacitiva = 1/jC Si substituímos I3 por su equivalente V1 / R4 tenemos:

(V1 – V2) = V1 / jC R3 R4

podemos ver que el primer miembro de la ecuación es igual a la ecuación Nº4, por lo que podemos escribir:

(R1 . Iin) / R2 = V1 / j C3 R4

si multiplicamos en cruz obtenemos: j C R1 R3 R4 Iin = V1 R2 (5) pero tenemos que V1 = Vin, y la impedancia de entrada es Zin = Vin / Iin por lo que utilizando la ecuación (5) tenemos:

Zin = Vin / Iin = V1 / Iin = (j C R1 R3 R4) / R2

Notemos que aquí la reactancia pasó a ser inductiva, (+j). Es aquí donde se produce el efecto girador. Podemos escribir L = (C R1 R3 R4) / R2 y si hacemos todas las resistencias iguales tenemos L = C R.

En la figura 6 tenemos la plaqueta de circuito impreso y en la figura 7 la disposición de los componentes. El circuito se debe alimentar con una batería de 9 Volts, y la duración de la misma (una alcalina) es de aproximadamente unas 20 horas. Recuerden conectar el positivo de la batería a la pata 8 del CI y el negativo a la pata 4.