Amplificador de ganancia variable

Un amplificador de ganancia variable ( VGA ) o controlado por voltaje ( VCA ) es un amplificador electrónico que varía su ganancia dependiendo de un voltaje de control (a menudo abreviado CV).

Los VCA tienen muchas aplicaciones, incluida la compresión de nivel de audio , sintetizadores y modulación de amplitud .

Un ejemplo rudimentario es una configuración típica de amplificador operacional inversor con una resistencia dependiente de la luz (LDR) en el bucle de retroalimentación. La ganancia del amplificador depende entonces de la luz que incide sobre la LDR, que puede ser proporcionada por un LED (un optoacoplador ). La ganancia del amplificador se puede controlar entonces mediante la corriente que pasa por el LED. Esto es similar a los circuitos utilizados en los compresores de audio ópticos .

Para crear un amplificador controlado por voltaje, primero se crea una resistencia controlada por voltaje (VCR), que se utiliza para ajustar la ganancia del amplificador. La VCR es uno de los numerosos elementos de circuito interesantes que se pueden producir utilizando un JFET (transistor de efecto de campo de unión) con polarización simple. Los VCR fabricados de esta manera se pueden obtener como dispositivos discretos, por ejemplo, VCR2N.

Otro tipo de circuito utiliza amplificadores de transconductancia operacional .

En las aplicaciones de audio, el control de ganancia logarítmico se utiliza para emular la forma en que el oído percibe la sonoridad . El VCA dbx 202 de David E. Blackmer , basado en la celda de ganancia de Blackmer , fue una de las primeras implementaciones exitosas de un VCA logarítmico. ^[1]

Los multiplicadores analógicos son un tipo de VCA diseñado para tener características lineales precisas, las dos entradas son idénticas y a menudo funcionan en los cuatro cuadrantes de voltaje, a diferencia de la mayoría de los otros VCA.

Algunas consolas de mezcla vienen equipadas con VCA en cada canal para la automatización de la consola . El fader , que tradicionalmente controla la señal de audio directamente, se convierte en un voltaje de control de CC para el VCA. El voltaje máximo disponible para un fader puede ser controlado por uno o más faders maestros llamados grupos VCA . El fader maestro VCA luego controla el nivel general de todos los canales asignados a él. ^[2] Normalmente, los grupos VCA se utilizan para controlar varias partes de la mezcla; voces , guitarras , batería o percusión . El fader maestro VCA permite que una parte de una mezcla se suba o baje sin afectar la combinación de los instrumentos en esa parte de la mezcla.

Una ventaja del subgrupo VCA es que, dado que afecta directamente el nivel de ganancia de cada canal, los cambios en el nivel de un subgrupo VCA afectan no solo el nivel del canal sino también todos los niveles enviados a cualquier mezcla post-fader. Con los subgrupos de audio tradicionales, el fader maestro del subgrupo solo afecta el nivel que va a la mezcla principal y no afecta el nivel que va a las mezclas post-fader. Considere el caso de un instrumento que alimenta un subgrupo y una mezcla post-fader. Si baja por completo el fader maestro del subgrupo, ya no escuchará el instrumento en sí, pero aún lo escuchará como parte de la mezcla post-fader, tal vez un efecto de reverberación o coro . ^[3]

Se sabe que los mezcladores VCA duran más que los mezcladores que no lo tienen. Debido a que el VCA controla el nivel de audio en lugar del fader físico, la degradación del mecanismo del fader con el tiempo no causa una degradación en la calidad del audio.

Los VCA fueron inventados por David E. Blackmer , el fundador de dbx , quien los utilizó para fabricar compresores de rango dinámico . La primera consola que utilizó VCA fue el sistema de grabación automatizado por computadora Allison Research diseñado por Paul C. Buff en 1973. ^[4] Otra capacidad temprana de VCA en un mezclador de sonido fue la serie de mesas de grabación de estudio MCI JH500 introducidas en 1975. ^[5] El primer mezclador VCA para sonido en vivo fue el PM3000 introducido por Yamaha en 1985.

Un amplificador controlado digitalmente (DCA) es un amplificador de ganancia variable que se controla digitalmente.

El amplificador controlado digitalmente utiliza un método escalonado que otorga al circuito incrementos graduados de selección de ganancia. Esto se puede hacer de varias maneras, pero ciertos elementos permanecen en cualquier diseño.

En su forma más básica, un interruptor de palanca conectado a la resistencia de retroalimentación puede proporcionar dos configuraciones de ganancia discretas. Si bien esta no es una función controlada por computadora, describe la función principal. Con ocho interruptores y ocho resistencias en el bucle de retroalimentación, cada interruptor puede habilitar una resistencia particular para controlar la retroalimentación del amplificador. Si cada interruptor se convirtiera en un relé, se podría usar un microcontrolador para activar los relés y obtener la cantidad de ganancia deseada.

Los relés se pueden reemplazar por transistores de efecto de campo de un tipo adecuado para reducir la naturaleza mecánica del diseño. Otros dispositivos, como el circuito integrado multiplexor analógico CMOS bidireccional CD4053 y los potenciómetros digitales (cadena de resistencias combinada y multiplexores) pueden cumplir bien la función de conmutación.

Para minimizar la cantidad de interruptores y resistencias, se pueden utilizar combinaciones de valores de resistencia activando múltiples interruptores.

• Mezclador automático
• Automatización de mezclas

• Ejemplos de VCA no ópticos
• Algunos esquemas para VCA
• "VCA de tubos de vacío". Archivado desde el original el 13 de mayo de 2008.
• Conferencia de pregrado de la Universidad de Toronto que explica cómo implementar un amplificador controlado por voltaje utilizando un amplificador operacional y una fotocélula en archive.today (archivado el 21 de febrero de 2013)
• Guía de Allen & Heath para la mezcla de sonido con VCA en Wayback Machine (archivada el 3 de diciembre de 2008)