Navegación a motor (electrónica)

En electrónica , el sonido de motor es un tipo de oscilación parásita de baja frecuencia (variación cíclica no deseada del voltaje de salida) que a veces ocurre en equipos de audio y radio y que a menudo se manifiesta como un sonido similar al de un motor de barco al ralentí , un "put-put-put", en la salida de audio de los altavoces o auriculares. ^{[1] [2] [3] [4]} Es un problema que se encuentra particularmente en transceptores de radio y sistemas de audio de tubo de vacío más antiguos , amplificadores de guitarra , sistemas de megafonía y es causado por algún tipo de retroalimentación no deseada en el circuito. Los dispositivos amplificadores en equipos de audio y radio son vulnerables a una variedad de problemas de retroalimentación, que pueden causar un ruido distintivo en la salida. El término sonido de motor se aplica a oscilaciones cuya frecuencia está por debajo del rango de audición, de 1 a 10 hercios , ^[3] por lo que las oscilaciones individuales se escuchan como pulsos. A veces, las oscilaciones incluso se pueden ver visualmente como los conos del woofer en los altavoces que se mueven lentamente hacia adentro y hacia afuera. ^[2]

Además de sonar molesto, navegar a motor puede provocar cortes en la forma de onda de salida de audio y, por lo tanto, distorsión en la salida.

Aunque las oscilaciones parásitas de baja frecuencia en equipos de audio pueden deberse a diversas causas, hay algunos tipos de equipos en los que se observan con frecuencia:

• Amplificadores de audio más antiguos con acoplamiento capacitivo (RC) o inductivo (transformador) entre etapas. ^{[5] [6] [7] [8]} Este diseño se utiliza principalmente en equipos de tubos de vacío (válvulas). ^[8] El motorboating fue un problema durante la era de la electrónica de tubos de vacío ^[5] pero se volvió raro cuando los equipos de tubos de vacío fueron reemplazados en la década de 1970 por diseños modernos de estado sólido , que están acoplados directamente . ^[8] El reciente resurgimiento de la popularidad de los equipos de audio tradicionales de tipo tubo en amplificadores de guitarra y sistemas de audio domésticos ha llevado a una reaparición de los problemas de motorboating. El problema a veces es causado en equipos más antiguos por la evaporación del electrolito de los condensadores electrolíticos "húmedos" de estilo antiguo utilizados en los circuitos de potencia de equipos heredados, o en equipos de cualquier edad donde una etapa de amplificador es sensible a la retroalimentación a través de los rieles de suministro de energía , y se puede remediar reemplazando / actualizando los condensadores.
• En los diseños antiguos y nuevos, incluso en los circuitos de amplificadores operacionales acoplados directamente , la retroalimentación a través de los rieles de la fuente de alimentación puede generar oscilaciones ultrasónicas que varían en amplitud a una frecuencia baja ( squegging ) debido a la caída de la tensión de la fuente de alimentación a medida que se acumulan las oscilaciones (la constante de tiempo prolongada proviene del condensador de reserva de la fuente de alimentación ) de tal manera que la baja frecuencia es audible aunque la frecuencia fundamental alta no lo sea. Estos problemas pueden ser difíciles de diagnosticar. ^{[9] [10]}
• Equipos de audio asociados con transmisores de radio , particularmente transceptores en radios de dos vías , como banda ciudadana , FRS , que tienen control automático de ganancia (AGC) o control de ruido de silenciamiento . Los fallos en los circuitos de AGC o silenciamiento, que tienen constantes de tiempo largas , pueden causar oscilaciones de baja frecuencia. Otra posible causa, a veces en combinación con la primera, es la fuga de la fuerte señal de radiofrecuencia (RF) del transmisor a las secciones de audio del receptor, lo que puede causar oscilaciones de atenuación. Este es un problema de RFI , causado por un blindaje o filtrado inadecuado para mantener la RF afuera.

Al igual que con todas las oscilaciones electrónicas , la oscilación motora se produce cuando parte de la energía de salida de un dispositivo amplificador , como un transistor o un tubo de vacío, se acopla nuevamente al circuito de entrada del dispositivo (o posiblemente a una etapa anterior del circuito amplificador) con la fase adecuada para una retroalimentación positiva . Esto indica que hay una ruta de retroalimentación no deseada a través del circuito desde la salida hasta la entrada de una etapa amplificadora. Las condiciones técnicas para la oscilación, dadas por el criterio de estabilidad de Barkhausen , son que la ganancia total alrededor del bucle de retroalimentación (que comprende el dispositivo amplificador y la ruta de retroalimentación) en la frecuencia de oscilación debe ser uno (0 dB) y que el cambio de fase debe ser un múltiplo de 360° (2π radianes ). Dado que la mayoría de los dispositivos amplificadores, transistores y tubos, son inversores, con la señal de salida 180° opuesta en fase a la entrada, la ruta de retroalimentación debe contribuir con los otros 180° de cambio.

Muchos tipos de oscilaciones parásitas son causadas por pequeñas capacitancias entre electrodos ( capacidad parásita ) o inductancia mutua entre cables adyacentes o componentes electrónicos en la placa de circuito, que crean una ruta de retroalimentación inadvertida. Sin embargo, estas generalmente causan oscilaciones de alta frecuencia , en el extremo superior o por encima de la banda de paso del equipo. Esto se debe a que el cambio de fase de las pequeñas reactancias en la ruta de retroalimentación, que aumenta con la frecuencia, solo se vuelve significativo a altas frecuencias. Las oscilaciones de baja frecuencia, como el movimiento de un motor, indican que está involucrado algún dispositivo o circuito con una gran constante de tiempo , como los condensadores de acoplamiento entre etapas ^[6] o los transformadores, o los condensadores de filtro y el devanado del transformador de alimentación. ^[6]

En los circuitos de tubos de vacío , una causa común es la retroalimentación a través del circuito de fuente de alimentación de placa . ^{[2] [6] [4]} La fuente de alimentación proporciona corriente continua al circuito de placa de cada tubo, por lo que el cableado de la fuente de alimentación (buses de alimentación) puede ser una ruta de retroalimentación inadvertida entre etapas. La impedancia de salida (placa) de los rectificadores de tubo de vacío de diodo en la fuente de alimentación es alta, por lo que la impedancia creciente de los condensadores de filtro a bajas frecuencias puede significar que las oscilaciones de baja frecuencia en la corriente consumida por las etapas de salida pueden causar oscilaciones de voltaje en el voltaje de la fuente de alimentación que retroalimentan a etapas anteriores, ^{[2] [6] [4]} convirtiendo al sistema en un oscilador de subaudio. Esto es causado por un filtrado o desacoplamiento inadecuado de la fuente de alimentación. Los condensadores electrolíticos utilizados en equipos de la década de 1960 contenían electrolito líquido, que se secó con décadas, disminuyendo la capacitancia y aumentando la corriente de fuga, y estas son a menudo la causa.

Una solución sugerida es un "trabajo de condensadores", reemplazando todos los viejos condensadores electrolíticos. ^{[4] [11]} Una solución más radical pero integral es agregar reguladores de voltaje IC modernos , o reemplazar toda la fuente de alimentación con una moderna regulada. ^[4]

En los equipos que incluyen transmisores de radio , la navegación a motor puede ser causada por interferencias de radiofrecuencia (RFI), la fuerte señal de radio del transmisor que ingresa a los circuitos de audio o receptor. Los circuitos de audio del receptor con control automático de ganancia (AGC) tienen un bucle de retroalimentación constante de tiempo prolongado que ajusta la ganancia de la etapa de audio para compensar las diferencias en el nivel de audio debido a causas como diferentes voces al hablar. Los circuitos de silenciamiento utilizados en radios bidireccionales para eliminar el ruido también tienen un bucle de retroalimentación que apaga el audio cuando se detecta ruido de alta frecuencia.

Si la señal inaudible del transmisor de radiofrecuencia (RF) se acopla inadvertidamente a la ruta de la señal de audio del receptor, puede activar el AGC o el circuito de silenciamiento para reducir la ganancia. Luego, después de un tiempo de retardo establecido por la constante de tiempo del circuito, el circuito aumenta la ganancia nuevamente hasta que la amplitud de la señal de radio activa otra reducción de ganancia. Este ciclo repetitivo se escucha como un barco a motor.

Un ejemplo podría ser una radio de banda ciudadana de 27 MHz en un automóvil, conectada a la fuente de alimentación de 12 voltios de CC del automóvil. Si faltan los condensadores de desacoplamiento que desvían el ruido de radio de los cables de alimentación o son inadecuados, o si los cables de alimentación largos captan una cantidad excesiva de RF de la antena, es posible que la señal del transmisor de RF ingrese a los circuitos de recepción de la radio a través de los cables de alimentación. Esto hace que se produzca el sonido de la embarcación.